A Ciência dos Materiais

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO

Centro de Ciências e Tecnologia – CCT

Ciência e Engenharia dos Materiais - Prof. José Edson Gomes de Souza

EXERCÍCIOS –DIFUSÃO

01)        Calcular o número de quilogramas de hidrogênio que passa a cada hora por uma lâmina de paládio com 5 mm de espessura e que possui uma área de 0,20 m2, estando o sistema a uma temperatura de 500º C. Considere o coeficiente de difusão igual a 1,0x10-8 m2/s, que as concentrações de hidrogênio nos dois lados de alta e baixa pressão sejam 2,4 e 0,6 kg de hidrogênio por metro cúbico de paládio,respectivamente, e que condições de estado estacionário tenham sido atingidas.

02)        Uma folha de paládio com 5 mm de espessura e uma área de 0,2m2 é  usada como uma membrana difusional para purificação de hidrogênio, considere que as concentrações de hidrogênio nos lados de alta e baixa pressão sejam 1,5 e 0,3 kg/m3, e que condições de estado estacionário tenham sido atingidas. Calcular a massa de hidrogênio que está sendo purificada por hora. D =1,0x10-8 m2/s

O3)        Considere a cementação, a 927º C, de uma roda dentada de aço 1020. Calcule o tempo, em minutos, necessário para aumentar o teor de carbono até 0,40%, à distância de 0,50 mm abaixo da superfície. Considere que o teor de carbono à superfície é 0,90% e que o teor nominal de carbono do aço é 0,20%.  Dado: D=1,28x10-11 m2/s.

04)        Considere a cementação de uma roda dentada de aço 1022, a 927º C, como no problema anterior. Calcule o teor de carbono a uma distância de 0,50 mm abaixo da superfície da roda, ao fim de 5h de cementação. Considere o teor de carbono à superfície da roda é 0,90% e que o teor nominal de carbono no aço é 0,20%.

05)        Considere a difusão de impurezas de gálio numa bolacha de silício. Se o gálio se difundir à temperatura de 1100º C durante 3h numa bolacha de silício, inicialmente isenta de gálio, qual a profundidade, abaixo da superfície, em que a concentração é 1022 átomos/m3 , se a concentração à superfície for 1024 átomos/m3? D=7,05x10-17 m2/s

06)        Se difundirmos, a 1100º C, boro numa pastilha de silício, inicialmente sem boro, durante 7h, qual a profundidade abaixo da superfície à qual a concentração será de 1017 átomos/cm3, se a concentração à superfície for de 1018 átomos/cm3 ? D= 4x10-13 m2/s

07)        Pretende-se cementar, a 927º C, a superfície de uma roda dentada de aço 1022 (0,22%). Calcule o tempo necessário para aumentar o teor de carbono à distância de 0,90 mm abaixo da superfície, para 0,35%. Considere que o teor de carbono à superfície é 1,20% .D =1,28x10-11 m2/s.