Sobre transformações de fase, considere a solidificação homogênea do ferro puro.
A microestrutura de uma amostra de ferro solidificada homogeneamente a
teria grãos maiores ou menores que aquela do item a? Por quê?
Dados:
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Estrutura do sólido formado: CCC e parâmetro de rede
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A microestrutura de uma amostra de ferro solidificada homogeneamente a
Dados:
Estrutura do sólido formado: CCC e parâmetro de rede
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Estamos falando sobre transformações de fase, especificamente a solidificação homogênea do ferro puro. A pergunta é: a microestrutura de uma amostra de ferro solidificada a 1400°C teria grãos maiores ou menores comparada a outra condição (item a)? Por quê?
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de física dos materiais, como a velocidade de solidificação e como ela afeta o tamanho dos grãos na microestrutura. Vamos usar os dados fornecidos: temperatura de fusão (
), variação de entalpia (
), energia superficial (
), estrutura cristalina e parâmetro de rede.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre solidificação homogênea. Isso acontece quando um líquido se transforma em sólido de maneira uniforme, sem a presença de impurezas ou pontos de nucleação iniciais. Nessa condição, os grãos se formam a partir de múltiplos pontos de nucleação que surgem de forma aleatória na matriz líquida.
Passo 3
O tamanho dos grãos na microestrutura está relacionado com a taxa de solidificação. Se a solidificação ocorre rapidamente, há menos tempo para os grãos crescerem, resultando em grãos menores. Se a solidificação é mais lenta, os grãos têm mais tempo para crescer, formando grãos maiores.
Passo 4
Vamos analisar o que a temperatura de solidificação de 1400°C implica. Considerando a temperatura de fusão (
) e a temperatura de solidificação fornecida (1400°C é equivalente a 1673 K), estamos solidificando o ferro a uma temperatura abaixo de
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Passo 5
A energia superficial (
) está relacionada à energia necessária para formar a interface entre os grãos sólidos. Menor energia superficial pode facilitar o crescimento dos grãos, enquanto maior energia dificulta esse crescimento.
Passo 6
Então, solidificando a 1400°C, que é significativamente abaixo da temperatura de fusão, a taxa de resfriamento tende a ser mais lenta. Isso dá mais tempo para que os grãos cresçam, resultando em grãos maiores na microestrutura.
Resposta
A microestrutura do ferro solidificado homogeneamente a 1400°C terá grãos maiores do que aquela do item a, porque a solidificação a essa temperatura mais baixa permite um crescimento mais prolongado dos grãos.