Lista de Exercícios – Ciência dos Materiais
Difusão
1. Para qual dos dois caminhos abaixo a energia de ativação para a difusão é maior?
Justifique sua resposta
(i) Ao longo de defeitos cristalinos como discordâncias e contornos de grão.
(ii) No volume do material
2. De acordo com a primeira lei de Fick, qual é o potencial termodinâmico para a ocorrência
da difusão?
3. As expressões dos coeficientes de difusão do carbono no ferro α(ferrita) e no ferro
γ(austenita) podem ser dadas respectivamente por:
Dα = [0,0079 cm2/s]exp[(-18100cal/mol)/(RT)] e
Dγ = [0,21 cm2/s]exp[(-33800cal/mol)/(RT)]
a) Determine Dα a 800 e 1000oC e Dγ a 800 e 1000oC.
b) Comparando os coeficientes de difusão do carbono no ferro-α e no ferro-γ (na
temperatura de 800oC, por exemplo), você verificará que existe uma diferença. Explique
essa diferença com base na estrutura cristalina do ferro-α e do ferro-γ.
Dado: R = 1,987 cal/(mol K)
4. A purificação de hidrogênio pode ser feita por difusão do gás através de uma chapa de
paládio a 600 ºC. Calcule a quantidade de hidrogênio que passa por hora através de uma
chapa de paládio com 6mm de espessura e área de 0,25 m2 a 600°C. Assumir um
coeficiente de difusão de 1,7×10–8 m
2/s e que as concentrações de hidrogênio dos dois
lados da chapa são 2,0 e 0,4 kg/m3 e que o sistema está em regime estacionário.