Sobre a estrutura de defeitos em materiais, responda:
a) Para um cristal CFC, você esperaria que a energia de superfície para o plano (100) fosse maior ou menor do que para o plano (111)? Justifique.
b) Para um determinado material vc esperaria que a energia de superfície fosse maior ou menor que a energia de contorno de grão? Justifique.
c) Com base nos contornos de grão de baixo e alto ângulo, qual apresenta maior energia de superfície? Justifique.
a) Para um cristal CFC, você esperaria que a energia de superfície para o plano (100) fosse maior ou menor do que para o plano (111)? Justifique.
b) Para um determinado material vc esperaria que a energia de superfície fosse maior ou menor que a energia de contorno de grão? Justifique.
c) Com base nos contornos de grão de baixo e alto ângulo, qual apresenta maior energia de superfície? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me enviou um exercício sobre a estrutura de defeitos em materiais, mais especificamente para um cristal CFC (Cúbico de Face Centrada). A gente precisa entender sobre energia de superfície em diferentes planos cristalinos e compará-la com a energia dos contornos de grão. Para resolver isso, vamos precisar saber o que é energia de superfície, contornos de grão, e como a estrutura cristalina CFC influencia esses conceitos.
Passo 2
Primeiro, vamos para a parte a). A questão pergunta se a energia de superfície para o plano (100) em um cristal CFC é maior ou menor do que para o plano (111).
Energia de Superfície: É a energia necessária para criar uma superfície cristalina, ou seja, quebrar as ligações atômicas na superfície.
Planos Cristalinos (100) e (111) em CFC:
- (100): Esse plano tem maior densidade de átomos por área, ou seja, mais átomos estão expostos na superfície.
- (111): Esse plano tem menor densidade de átomos por área, menos átomos expostos.
Passo 3
Na estrutura CFC, planos com maior densidade de átomos geralmente têm menor energia de superfície porque há mais ligações atômicas estáveis na superfície. Como o plano (100) tem maior densidade de átomos comparado ao (111), esperaríamos que a energia de superfície do plano (100) seja menor do que a do plano (111).
Passo 4
Agora, vamos para a parte b). A questão quer saber se, para um determinado material, a energia de superfície seria maior ou menor que a energia de contorno de grão.
Energia de Contorno de Grão: É a energia associada às interfaces entre diferentes grãos (cristais) em um material. Quanto mais desordenada a interface, maior a energia.
Geralmente, a energia de superfície é a energia necessária para criar uma nova superfície livre, enquanto a energia de contorno de grão está relacionada à desordem na interface entre grãos.
Passo 5
Para a maioria dos materiais, a energia de contorno de grão é menor do que a energia de superfície. Isso porque, na formação de contornos de grão, as ligações existentes são reorganizadas de forma que ainda mantêm uma certa ordem, resultando em menor energia comparado à criação de uma superfície completamente livre, onde muitas ligações são rompidas.
Passo 6
Finalmente, na parte c), a pergunta é sobre qual contorno de grão, de baixo ou alto ângulo, apresenta maior energia de superfície.
Contornos de Grão de Baixo vs. Alto Ângulo:
- Baixo Ângulo: Menor desorientação entre os grãos, menos defeitos e menor energia.
- Alto Ângulo: Maior desorientação, mais defeitos e maior energia.
Passo 7
Com base nisso, os contornos de grão de alto ângulo têm maior energia de superfície do que os de baixo ângulo. Isso porque a maior desorientação cria mais defeitos e, consequentemente, aumenta a energia associada à interface entre os grãos.
Resposta
a) A energia de superfície para o plano (100) é menor do que para o plano (111).
b) A energia de superfície é menor que a energia de contorno de grão.
c) Os contornos de grão de alto ângulo apresentam maior energia de superfície.
Exercícios relacionados
Em um cristal cúbico, um plano é paralelo ao eixo y , corta o eixo x na posição 0,25 a e o eixo z na posição
. O índices de Miller (hkl) do plano são:
a) (211)
b) (142)
c) (412)
d)
e) (402)
a) (211)
b) (142)
c) (412)
d)
e) (402)
As densidades e cristalinidades associadas a dois materiais feitos em PE são:
Densidade
|
Cristalinidade (%) |
---|---|
2,144 | 51,3 |
2,215 | 74,2 |
a) Determine as densidades do PE totalmente cristalino e totalmente amorfo
b) Qual a de cristalinidade de uma amostra com densidade de
Dados:
b) Qual a
Dados:
A energia por unidade de comprimento,
, associada a uma discordância em cunha pode ser estimada através da expressão
, onde b é o comprimento do vetor de Burgers e G é o módulo de cisalhamento. Tomando os dados abaixo, estime o valor da dessa energia para a prata.
Dados: o sistema cristalino da prata é CFC;
parâmetro de rede ;
vetor b é paralelo à direção [110];
o módulo de cisalhamento da prata vale .
Dados: o sistema cristalino da prata é CFC;
parâmetro de rede
o módulo de cisalhamento da prata vale
Considere um sistema simétrico quanto ao carregamento, que
entre os blocos e o solo é igual a 0,25 e entre os blocos igual a 0,2 . Que forças
são necessárias para que os blocos B e C permaneçam em repouso em A ?