Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


Exercicis materials, Ejercicios de Química

Asignatura: Ciencia de materials, Profesor: Fernandez Fernandez, Carrera: Química, Universidad: UB

Tipo: Ejercicios

2012/2013

Subido el 15/06/2013

maricarme12royo
maricarme12royo 🇪🇸

3.7

(42)

3 documentos

1 / 7

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
FACULTAT DE QUÍMICA EXERCICIS de CIÈNCIA DE MATERIALS
1. Descriviu i anomeneu els tipus d'enllaç primari i secundari. Perquè es produeix
l'enllaç entre àtoms? Indiqueu els trets més característics de cada tipus d'enllaç.
2. Descriviu el procés d'hibridació de l'àtom de carboni i expliqueu les diferències
en les propietats entre el carboni diamant i el carboni grafit.
3. Definiu estructura cristal·lina, xarxa cristal·lina, cel·la unitat i constants
reticulars. Quin es el nombre de coordinació pels àtoms en les estructures CC,
CCC, HCP? Quants àtoms per cel·la unitat trobem en aquestes estructures? Quin
factor d'empaquetament els correspon?
4. Calculeu el valor del radi atòmic en el sòlid per els següents metalls : Pt (CCC),
Na (CC), Ag (CCC), Pd (CCC), Au (CCC) si la constant reticular "a" pren un valor
de: 0.393, 0.429, 0.409, 0.389, 0.408 nm respectivament.
5. Escriviu les posicions atòmiques per la cel·la CCC i CC.
6. Dibuixeu els vectors de direcció en cubs unitaris per les següents direccions:
a) [221], b) [
1
1
2], c) [11
1
], d) [
1
0
2
], e) [12
3
], f) [3
3
1], g) [31
2
], h) [0
2
1
]
7. Dibuixeu els plans cristal·logràfics següents: a(100),b(110) i c(111) en una cel·la
CC i enumereu la posició dels àtoms amb centres tallats per cada un dels plans.
Feu el mateix per una cel·la unitat CCC.
8. Calculeu els índex del pla d'una cel·la cúbica que talla els eixos en:
I) a = 2/3, b = -1/2, c = 1/2
II) a = -3/2, b = -1/3, c = 1/2
III) a = -1/3, b = -2/3, c =-1/2
9. Calculeu: a) La concentració de (vacants/m3) en equilibri en un alumini pur a
400ºC,si l´ energia d'activació d'una vacant és de 0.76 eV. b) Quina és la fracc
de vacants a 600ºC?. densitat (Al) =2.699 g/cm3, M = 26.99.
10. El difractograma de raigs-X per un element desconegut presenta pics de
difracció a:
2 : 40 58 73 86.8 100.4 114,7
quan la radiació incident té una de 0.154 nm. Determineu: a) Si l’estructura
és CC o CCC, b) La constant de cel·la “a”, c) El radi atòmic de l’element, d) de
quin element es tracta.
11. Descriviu i dibuixeu els següents defectes que es poden trobar en xarxes
cristal·lines: a) de vacants, b) intersticials, c) de Frenkel, d) de Schottky, e) de
color, f) dislocació d'aresta, g) dislocació de cargol, h) de límit de gra, i) de macla
pf3
pf4
pf5

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Exercicis materials y más Ejercicios en PDF de Química solo en Docsity!

FACULTAT DE QUÍMICA EXERCICIS de CIÈNCIA DE MATERIALS

  1. Descriviu i anomeneu els tipus d'enllaç primari i secundari. Perquè es produeix l'enllaç entre àtoms? Indiqueu els trets més característics de cada tipus d'enllaç.
  2. Descriviu el procés d'hibridació de l'àtom de carboni i expliqueu les diferències en les propietats entre el carboni diamant i el carboni grafit.
  3. Definiu estructura cristal·lina, xarxa cristal·lina, cel·la unitat i constants reticulars. Quin es el nombre de coordinació pels àtoms en les estructures CC, CCC, HCP? Quants àtoms per cel·la unitat trobem en aquestes estructures? Quin factor d'empaquetament els correspon?
  4. Calculeu el valor del radi atòmic en el sòlid per els següents metalls : Pt (CCC), Na (CC), Ag (CCC), Pd (CCC), Au (CCC) si la constant reticular "a" pren un valor de: 0.393, 0.429, 0.409, 0.389, 0.408 nm respectivament.
  5. Escriviu les posicions atòmiques per la cel·la CCC i CC.
  6. Dibuixeu els vectors de direcció en cubs unitaris per les següents direccions: a) [221], b) [ 11 2], c) [11 1 ], d) [ 1 0 2 ], e) [12 3 ], f) [3 3 1], g) [31 2 ], h) [0 21 ]
  7. Dibuixeu els plans cristal·logràfics següents: a(100),b(110) i c(111) en una cel·la CC i enumereu la posició dels àtoms amb centres tallats per cada un dels plans. Feu el mateix per una cel·la unitat CCC.
  8. Calculeu els índex del pla d'una cel·la cúbica que talla els eixos en: I) a = 2/3, b = -1/2, c = 1/ II) a = -3/2, b = -1/3, c = 1/ III) a = -1/3, b = -2/3, c =-1/
  9. Calculeu: a) La concentració de (vacants/m^3 ) en equilibri en un alumini pur a 400ºC,si l´ energia d'activació d'una vacant és de 0.76 eV. b) Quina és la fracció de vacants a 600ºC?. densitat (Al) =2.699 g/cm^3 , M = 26.99.
  10. El difractograma de raigs-X per un element desconegut presenta pics de difracció a: 2 : 40 58 73 86.8 100.4 114, quan la radiació incident té una de 0.154 nm. Determineu: a) Si l’estructura és CC o CCC, b) La constant de cel·la “a”, c) El radi atòmic de l’element, d) de quin element es tracta.
  11. Descriviu i dibuixeu els següents defectes que es poden trobar en xarxes cristal·lines: a) de vacants, b) intersticials, c) de Frenkel, d) de Schottky, e) de color, f) dislocació d'aresta, g) dislocació de cargol, h) de límit de gra, i) de macla
  1. Descriviu i dibuixeu el procés de solidificació en termes de nucleació i creixement. Quines són les energies involucrades en la solidificació?. Quina és la diferencia entre nucleació homogènia i heterogènia en la solidificació d'un metall pur? b) Quina és la mida de radi crític del nucli del ferro (CC, a 0 = 0.287nm) en la nucleació homogènia i quants àtoms conté al refredar 362ºC per sota de la temperatura de fusió, si TM = 1535ºC, QF = 2098 J/cm^3 i (^) S = 204x10- J/cm^2 ?.
  2. Definiu: a) aliatge, b) dissolució sòlida substitucional, c) dissolució sòlida intersticial, d) quines són les condicions favorables perquè tingui lloc una dissolució solida substitucional i una dissolució sòlida intersticial.
  3. Segons les dades de la taula següent, estimeu el grau relatiu de solubilitat en alumini dels següents elements: coure, manganès, magnesi, cinc i silici.

ELEMENT RADI ATOMIC XARXA ELECTRON VALENCiA Al 0,143 CCC 1,5 3+ Cu 0,128 CCC 1,8 2+ Mn 0,112 C 1,6 2+,3+,6+,7+ Mg 0,160 HCP 1,3 2+ Zn 0,133 HCP 1,7 2+ Si 0,117 DC 1,8 4+

  1. Descriviu els mecanismes de difusió substitucional i intersticial. b) Quins factors afecten a la velocitat de difusió en sòlids cristal·lins?. c) Escriviu la primera i la segona llei de FICK de difusió, definiu cada terme i les unitats que els corresponen. d) Descriviu el procés de carburització (cementació) gasosa de peces d'acer i indiqueu el seu objectiu.
  2. Considereu la cementació d'un engranatge d'acer 1018 (0.18 %C en pes) a 927ºC. Calculeu el temps necessari per tal d'incrementar el contingut de carboni a 0.30% en pes, a 0.60 mm per sota de la superfície de l'engranatge. Suposeu que el contingut de carboni en la superfície és de 1.00 % en pes i que contingut nominal de l’engranatge abans de la carburització és de 0.18 %C. D(C en ferro ) a 927ºC = 1.28 x 10-11^ m^2 / s.
  3. Difonem bor en una rodanxa grossa de silici sense contingut previ de bor a una temperatura de 1100ºC durant 2 hores. Si la concentració de bor en la superfície és de 1x10^18 àtoms/cm^3 Calculeu: a) a quina profunditat la rodanxa de Si tindrà una concentració de 1x10^17 àtoms/cm^3 , si el coeficient de difusió del bor en silici a 1100ºC és de D = 4,0 x 10-13^ cm^2 /s. b) Si la difusivitat del bor en silici fos de D = 2.0 x 10-13^ , a quina profunditat s'arribaria a la concentració anterior?
  1. Calculeu la quantitat en g de cada fase que obtindrem quan 1000 g d'un aliatge Cu-Ag amb un 60% Cu és refredat lentament de 1000 ºC fins a: a) 850ºC, b) 780
    • dT, c) 780-dT.
  2. En el diagrama Fe-Fe 3 C, definiu: a) austenita, b) -ferrita, c) cementita, f) - ferrita.
  3. a) Escriviu les reaccions invariants que tenen lloc en el diagrama Fe-Fe 3 C. b) Que és la perlita? c) Quina diferència hi ha entre un acer hipoeutectoide, eutectoide, hipereutectoide?.
  4. Un acer ordinari hipoeutectoide amb 0.2% de C (AISI 1020) es refreda lentament des de 950ºC fins a una temperatura lleugerament superior a 727ºC. Calculeu: a) el % d' austenita i el % de ferrita proeutectoide en aquest acer. b)el % de ferrita proeutectoide, eutectoide i cementita, en l'acer 1020 quan es refreda lentament des de 950ºC fins a una temperatura lleugerament inferior a 727ºC, c) el % de perlita, microcontituent a 727-dT
  5. Definiu: a) Assaig de tracció. b) Diagrama de màquina, c) Diagrama convencional, d) Límit de proporcionalitat, e) Límit elàstic, f) Mòdul de Young, g) Càrrega màxima, h) Càrrega de ruptura, i) Deformació elàstica, j) Deformació plàstica, k) % d'allargament, l) % d' estricció, m) Ductilitat, n) Resiliència, o) Tenacitat.
  6. Les dades següents de tensió - deformació, s'han obtingut d' un acer ordinari amb un 0.2% de C. a) Quina seria la nomenclatura d'aquest acer? b) Representeu la corba tensió - deformació, c)Determineu el límit de proporcionalitat directa, el límit elàstic del 0.2%, la tensió màxima i la tensió de ruputura d) Calculeu el Mòdul de Young, e) Determineu la càrrega màxima. Doneu les dades en MPa ó en GPa

TENSIÓ DEFORMACIÓ TENSIÓ DEFORMACIÓ

(ksi) (in/in) (ksi) (in/in)

0 0 76 0, 30 0,001 75 0,

55 0,002 73 0,

60 0,005 69 0, 68 0, 010 65 0,

72 0,020 56 0,

74 0,040 51 fractura

ksi = 10^3 psi = 6.89 MPa = 6.89x10^6 Pa

  1. Una proveta d'acer de resistència mitja té un diàmetre inicial de 12.83 mm i una longitud calibrada de 50.8 mm. Es sotmet a un assaig de tracció i les dades força- allargament obtingudes s'inclouen en la Taula adjunta. L'allargament mesurat després de l'assaig és de 10.67 mm i el diàmetre en la zona d'estricció és de 9.40 mm. a) Dibuixeu el diagrama tensió-deformació, b) estimeu el límit elàstic, c) calculeu la resistència a la tracció, d) calculeu la tensió de ruptura, e) Determineu el % d'allargament i el % d'estricció, f) Determineu el mòdul d'elasticitat.

F(N)x10^3 8.9 26,7 44,5 53.4 57, 4 60,5 62,3 67,

l(mm)x10-^2 1,5 4,8 8,4 10,2 10,9 13,7 22,9 42,

F(N)x10^3 81,9 89,

l(mm)x10-^2 96,

Rupt .

  1. Definiu: a) Fractura fràgil, b) Fractura dúctil, c) Assaig Charpy, d) Fatiga, e) Fluència, f) Descriviu l'assaig de duresa i els diferents tipus de penetradors i d'escales
  2. Una proveta d'acer 4340, que te una tenacitat de fractura en deformació plana de 54.8 MPa(m)½, es troba sota un esforç de tracció (tensió) de 1030 MPa. Si l'esquerda major de la superfície es de 0.5mm, ¿es trencarà?. Justifiqueu la resposta. Suposeu el valor del paràmetre Y = 1.0.
  3. Un aliatge d'alumini emprat en aviació te una tenacitat de fractura de 40 MPa(m)½^ i es trenca a una tensió (esforç de tracció) de 300 MPa si la longitud de l'esquerda crítica és de 4.0 mm. ¿Es trencarà a una tensió (esforç de tracció) de 260 MPa si l'esquerda interna més gran te una longitud de 6,0 mm?. ¿Per què?.

densitat de corrent de 4.27x10-7^ A/cm^2. Calculeu la velocitat de corrosió del cinc en (mg / dm^2 dia ó mdd).

  1. Un ànode de sacrifici de magnesi de 2.2 kg es troba en un vaixell d'acer. Si l'ànode es corroeix completament en 100 dies, calculeu quina es la intensitat de corrent produïda per l' ànode en aquest període.
  2. Una mostra de 1 cm^2 i un gruix de 0.75 mm amb 99.94 % en pes de níquel s'oxida en O 2 a 1 atm de pressió a 600 C. Després de 2 hora el guany en pes de 70 g/cm^2. Si el material presenta un comportament d'oxidació parabòlica, calculeu el guany de pes després de 10 h.
  3. En un semiconductor de silici pur, el nombre de portadors de càrrega a 300 K és de 1.5x10^16 àtoms/m^3. Calculeu: a) Nombre d'àtoms de silici per m^3. b) resistivitat elèctrica del Si pur a 300K. c) Resistivitat del Si pur a 473 K. d) Resistivitat del Si dopat amb 10^21 àtoms de P/m^3 a 300 K. Densitat del Si 2.33g/cm3.^ Dades Bibliogràfiques:

Eg(eV) ( m)-^1 e(m^2 /Vxs) (^) f(m^2 (Vxs) Si 1,11 4x10-^4 0.14 0. P 0.044 ---- 0,135 ---

  1. Es vol fabricar un condensador de plaques paral·leles per emmagatzemar 4x10- (^5) C a un potencial de 10000 V. La separació entre plaques té que ser de 0.02 cm. Calculeu l' àrea de les plaques si el dielèctric utilitzat es: a) Buit ( (^) R =1). b) Polietilè (^) R = 2.3. c) Titanat de bari (^) R= 3000. La permitivitat del buit es de 8.85x10-14^ F/cm. (^) R = k = ( / 0 )
  2. Per els següents polímers: Polietilè, polipropilè, poliestirè, politereftalat d’etil (PET), Nylon 6,6, i poliester, indiqueu a partir de quina/es unitats mèriques s’obtenen i quina estructura en cal esperar.
  3. Vistes les propietats mecàniques dels següents polímers expliqueu les diferencies en funció de la seva estructura:

Polímer E (G Pa) M^ (MPa) (ruptura) Polietilè BD 0,17-0,18 8,3-31, Polipropilè 1,14-1,55 31- Poliestirè 2,28-3,28 36- Tefló 0,40-0,55 14- Poliester 2,07-4,41 41-

  1. Calculeu el grau de polimerització si: a) el Polietilè te una massa molecular de 100,000 g. b) el niló 6,6 amb una massa molecular de 120,