Especifique o número de graus de liberdade para as seguintes ligas:
(a)
p Cu a
(b)
p Ag-28,1 %p Cu a
©
Cu a
(d)
a
(e)
p C-99%p Fe a
(a)
(b)
©
(d)
(e)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para especificar o número de graus de liberdade para diferentes ligas metálicas em certas temperaturas. Para isso, vamos usar a Regra de Fases de Gibbs, que é uma ferramenta da termodinâmica. Ela nos ajuda a entender quantas variáveis (como temperatura e pressão) podemos alterar sem mudar o número de fases presentes no sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula da Regra de Fases de Gibbs:
Aqui:
-
é o número de graus de liberdade. -
é o número de componentes químicos na liga. -
é o número de fases presentes.
Então, para cada liga, precisamos identificar:
- Quantos componentes
ela tem. - Quantas fases
estão presentes na temperatura dada.
Passo 3
Vamos analisar cada item do exercício:
(a) 20 % p Ni - 80 % p Cu a 1300 °C
- Componentes (
): Nichel (Ni) e Cobre (Cu), então . - Fases (
): A essa temperatura alta, essa liga provavelmente está em uma única fase líquida.
Agora, aplicando a fórmula:
Passo 4
(b) 71,9 % p Ag - 28,1 % p Cu a 779 °C
- Componentes (
): Prata (Ag) e Cobre (Cu), então . - Fases (
): Nesta temperatura, provavelmente está em uma única fase sólida ou líquida, dependendo do ponto de fusão.
Assumindo que está em uma fase sólida:
Passo 5
© 52,7 % p Ni - 47,3 % p Cu a 525 °C
- Componentes (
): Nichel (Ni) e Cobre (Cu), então . - Fases (
): A temperatura indicada pode permitir a coexistência de duas fases sólidas.
Então:
Passo 6
(d) 81 % p Pb - 19 % p Mg a 545 °C
- Componentes (
): Chumbo (Pb) e Magnésio (Mg), então . - Fases (
): A essa temperatura, pode haver duas fases metálicas presentes.
Aplicando a fórmula:
Passo 7
(e) 1 % p C - 99 % p Fe a 1000 °C
- Componentes (
): Carbono © e Ferro (Fe), então . - Fases (
): A uma temperatura de 1000 °C, é provável que haja a fase solidificada do ferro com carboneto.
Portanto:
Resposta
A quantidade de graus de liberdade para cada liga é:
(a) 3
(b) 3
© 2
(d) 2
(e) 2
(b) 3
© 2
(d) 2
(e) 2