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Questões de Concurso sobre Física de Materiais
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Na caracterização físico-química de substâncias, é fundamental distinguir entre propriedades gerais (comuns a todo corpo material) e propriedades específicas (intrínsecas a determinada substância). A propriedade específica física que independe da quantidade de massa da amostra (intensiva) e é definida matematicamente pela razão entre a massa e o volume ocupado por um corpo é a:
A
inércia.
B
densidade.
C
impenetrabilidade.
D
porosidade.
E
divisibilidade.
Durante uma aula prática de Física, um professor propõe a determinação experimental da massa específica de um material leve utilizado como vedação térmica em frascos laboratoriais. Para isso, utiliza-se um pedaço de rolha cujo peso, quando suspenso fora da água, é igual a 0,294 N.
Em seguida, a rolha é totalmente submersa em água e mantida em equilíbrio por meio de uma balança de mola fixada ao fundo do recipiente, conforme mostrado na figura. Nessa condição, a leitura indicada na balança é 0,882 N.
Considere a massa específica da água igual a 9,8 m/s2.
Assinale a alternativa que apresenta o valor correto da massa específica da rolha, em kg/m3.
A
250 kg/m3.
B
333 kg/m3.
C
500 kg/m3.
D
750 kg/m3.
E
1000 kg/m3.
Para medir a permissividade dielétrica de materiais, um engenheiro montou um capacitor isolado que, quando aplicado uma carga Q e usando o ar como dielétrico, mede-se uma diferença de potencial (ddp) de 20 V. Nos experimentos, o engenheiro introduz o material dielétrico que deseja medir em substituição ao ar, e mede novamente a ddp.
Em certo teste, encontrou 4 V e concluiu que a permissividade dielétrica do material testado vale aproximadamente
(Dado: permissividade do vácuo = 8,85 x 10-12 F/m)
A
1,77 x 10-12 F/m
B
17,7 x 10-12 F/m
C
35,4 x 10-12 F/m
D
44,2 x 10-12 F/m
E
177 x 10-12 F/m
A interação de fótons com a matéria é regida por três processos principais. A probabilidade de ocorrência de cada um desses processos é função da energia do fóton incidente e do número atômico (Z) do material absorvedor, conforme ilustrado de forma esquemática no gráfico abaixo.
Considerando o gráfico, onde as regiões (I), (II) e (III) representam a dominância de um dos processos de interação, assinale a opção que identifica corretamente o mecanismo predominante em cada uma delas.
A
I - Absorção Fotoelétrica; II - Espalhamento Compton; III - Produção de Pares.
B
I - Espalhamento Rayleigh; II - Produção de Pares; III - Espalhamento Compton.
C
I - Espalhamento Compton; II - Efeito Fotoelétrico; III - Elétron de Auger.
D
I - Produção de Pares; II - Espalhamento Delbrück; III - Efeito Fotoelétrico.
E
I - Espalhamento Coerente; II - Produção de Pares; III - Efeito Fotoelétrico.
Analise as afirmativas a seguir sobre as propriedades físicas da matéria:
I- No zero absoluto, uma condição idealizada, considera-se que os átomos e as moléculas de uma substância possuem energia cinética nula, ou seja, não apresentam movimento térmico.
II- Quando uma substância sofre mudança de estado físico, ocorre apenas uma transformação física, mantendo-se inalterada a composição química da substância.
III- Além dos três estados clássicos da matéria (sólido, líquido e gasoso), foi demonstrado que existe o plasma, estado no qual os átomos encontram-se ionizados, com o núcleo separado de seus elétrons livres.
É CORRETO o que se afirma em:
A
I, II e III.
B
I, apenas.
C
II, apenas.
D
I e II, apenas.
E
II e III, apenas.
Em materiais isotrópicos, o coeficiente de dilatação volumétrica (γ) e o coeficiente de dilatação superficial (β) se relacionam com o coeficiente de dilatação linear (α) através das seguintes relações: α = β/3 = γ/2.
C
Certo
E
Errado
No século XVIII, um monarca europeu recebeu de presente uma barra maciça de um metal com brilho prateado, descrita como sendo platina, um metal extremamente valioso e denso. Suspeitando que pudesse ser uma liga de menor valor ou outro metal prateado, o rei solicitou à sua equipe científica que verificasse a autenticidade do material. Os cientistas realizaram dois procedimentos experimentais simples:
Pesagem: utilizando uma balança de precisão, determinaram que a massa da barra era de 1.785 g.
Medição de Volume: utilizaram o método de deslocamento de líquido, mergulhando a barra em um recipiente graduado contendo água; o nível da água subiu de 200 mL para 370 mL.
Os cientista também utilizaram a Tabela de Massas Específicas a seguir.
Com base nos dados experimentais e na Tabela de Massas Específicas, o material da barra era
A
Alumínio
B
Cromo
C
Prata
D
Paládio
E
Platina
Na caracterização de materiais e sistemas na Química e na Física, as propriedades são classificadas de acordo com sua relação com o tamanho ou a quantidade de matéria do sistema. As propriedades que dependem do tamanho são chamadas extensivas, enquanto as que não dependem são chamadas intensivas. Considere as seguintes propriedades físicas e analise a sua classificação (I: Intensiva; E: Extensiva).
I. Ponto de Fusão.
Il. Volume,
III. Densidade.
IV. Massa.
A alternativa que apresenta a classificação sequencial das propriedades (I, II, III, IV) corretamente é:
A
I - Extensiva, II - Extensiva, III - Intensiva, IV - Intensiva.
B
I - Intensiva, Il - Extensiva, III - Intensiva, IV - Extensiva.
C
I - Extensiva, II - Intensiva, III - Intensiva, IV - Extensiva.
D
I - Intensiva, II - Intensiva, III - Extensiva, IV - Extensiva.
Em uma atividade prática, uma mistura heterogênea composta por água e óleo (líquidos imiscíveis) e partículas sólidas insolúveis dispersas na fase aquosa foi submetida a procedimentos físicos para separação de seus componentes. A sequência adequada de processos para separação completa dessa mistura é:
A
filtração seguida de destilação simples.
B
decantação seguida de filtração.
C
evaporação seguida de centrifugação.
D
destilação fracionada seguida de dissolução.
Durante uma análise por microscopia eletrônica de varredura, um feixe de elétrons é direcionado sobre uma amostra sólida, em que sua interação com a superfície espalha os elétrons elasticamente e inelasticamente.
Com base nos princípios físicos envolvidos nesse processo, assinale a alternativa correta em relação ao espalhamento dos elétrons e a profundidade de penetração no material.
A
O espalhamento de elétrons é independente das características do material que está sendo analisado.
B
A profundidade de penetração é proporcional a densidade e ao número atômico do elemento analisado.
C
A profundidade de penetração na amostra pelo feixe não apresenta interferência com o espalhamento elástico dos elétrons.
D
A profundidade de penetração é proporcionalmente dependente da energia incidente do feixe de elétrons.
E
A penetração dos elétrons na amostra ocorre apenas quando o feixe incide com ângulo de 90° em relação à superfície.
Durante a caracterização de uma amostra de compósito polimérico com inclusões nanométricas, verificou-se que o microscópio eletrônico de varredura (MEV) não fornecia as informações desejadas. Diante dessa limitação, foi considerada a utilização do microscópio eletrônico de transmissão (MET).
Com base nas capacidades e limitações de cada técnica, qual é a principal limitação do MEV que justifica a escolha pelo MET?
A
Capacidade de obter uma estrutura 3D.
B
Capacidade de revelar estruturas internas.
C
Capacidade de analisar topografia.
D
Capacidade de identificar elementos químicos.
E
Capacidade de análise em condições ambientais.
A Catodoluminescência (CL) é a radiação emitida por materiais em decorrência do seu bombardeamento por elétrons. É comandada por fatores físico-químicos e pode ser utilizada para estabelecer associações paragenéticas de minerais e rochas. Analise as sentenças abaixo e assinale V para verdadeira ou F para falsa acerca da contribuição dos processos que contribuem para o estabelecimento dessas associações.
( ) Zoneamentos composicionais.
( ) Núcleos herdados ou metamíticos.
( ) Preenchimento de microfraturas por fases minerais tardias.
( ) Dissolução, feições de alteração, reabsorção e recristalização.
A sequência correta é
A
V – V – V – V.
B
V – F – F – V.
C
F – F – V – F.
D
V – F – V – F.
E
F – V – F – V.
Durante a análise de destroços de um objeto voador não identificado encontrado em uma região desértica, pesquisadores descobriram uma chapa metálica quadrada de composição desconhecida. Quando aquecida a 50 °C, a chapa apresenta área de 81,0 cm². Ao resfriá-la a 0,00 °C, os cientistas observaram uma contração incomum, muito maior do que a de qualquer metal conhecido na Terra.
Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do material é α = 4,00 × 10⁻³ °C⁻¹, qual será a área da chapa a 0,00 °C?
A
48,6 cm²
B
50,0 cm²
C
51,8 cm²
D
54,0 cm²
E
57,9 cm²
O espalhamento Raman pode ser utilizado para identificar compostos químicos com base em suas assinaturas espectrais.
C
Certo
E
Errado
Na Microscopia de Força Atômica (AFM), diferentes modos de operação são utilizados conforme o tipo de amostra e o tipo de informação que se deseja obter.
Sobre os modos de análise que são classificados em contato, dinâmico e fase, é correto afirmar que
A
no modo de contato, a ponta oscila próximo à frequência de ressonância para minimizar interação com a amostra.
B
o modo dinâmico é mais adequado para amostras rígidas e irregulares, pois exerce maior força sobre a superfície.
C
o modo de fase fornece informações sobre as propriedades da amostra, operando sem contato direto da ponta com a superfície.
D
o modo de contato obtém imagens de altíssima resolução e é o mais rápido entre os modos topográficos.
E
o modo de contato é o mais indicado para amostras macias e facilmente deformáveis.
O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio (massa molar = 93 g mol−1), metal utilizado na fabricação de vários tipos de aço: automotivos, estruturais e inoxidáveis. O processo utilizado na produção do nióbio é a redução aluminotérmica de Nb₂O₅ com excesso de 10% de Al (massa molar = 27 g mol−1), em relação à quantidade estequiométrica da reação, representada pela equação química:
3 Nb₂O₅ (s) + 10 Al (s) → 6 Nb (s) + 5 Al2O3 (s)
Uma engenheira metalúrgica estimou a massa de alumínio necessária para produzir 9,3 kg de nióbio, nas condições descritas, para a produção de um lote de peças de aço encomendado por uma indústria, considerando um rendimento de 100%.
Disponível em: www.cbmm.com.br. Acesso em: 17 out. 2015 (adaptado).
A massa de alumínio, em quilograma, estimada pela engenheira é mais próxima de
A
2,7 kg.
B
3,0 kg.
C
4,1 kg.
D
4,5 kg.
E
5,0 kg.
Durante a preparação de uma amostra sólida para ser analisada por microscopia eletrônica de varredura, certas etapas são necessárias para garantir a qualidade da imagem e evitar artefatos e ainda possíveis danos às amostras.
Nesse contexto, assinale a alternativa correta.
A
Em caso de uma amostra condutora, deve-se fixá-la ao porta-amostra com uma fita isolante.
B
Em caso de uma amostra biológica, nenhum tratamento precisa ser realizado previamente à análise.
C
Em caso de amostra não condutora, deve-se revestir a amostra com uma fina camada metálica condutora.
D
Em caso de amostra em pó e não condutora, deve-se aderir o material com o uso de solvente.
E
Em caso de materiais geológicos, como rochas, a limpeza com o uso de solvente é necessária.
A diferença fundamental entre o efeito fotoelétrico e o espalhamento Compton está relacionada à dependência do número atômico do material e à energia do fóton. Considerando como baixo número atômico Z menor que 20, em materiais como carbono e oxigênio, e como alto número atômico Z maior que 40, em materiais como cálcio e iodo, assinale a alternativa correta:
A
O efeito fotoelétrico ocorre predominantemente em materiais de baixo número atômico, enquanto o espalhamento Compton predomina em materiais de alto número atômico.
B
No espalhamento Compton, toda a energia do fóton incidente é transferida ao elétron.
C
O efeito fotoelétrico depende fortemente do número atômico do material e predomina para fótons de baixa energia (≈ 20–100 keV); o espalhamento Compton predomina em fótons de energia intermediária (≈ 100 keV – 10 MeV).
D
Ambos os processos apresentam dependência inversa da energia do fóton, sem influência do número atômico.
No contexto de preparação de amostras para U–Pb em zircão, o procedimento crucial para isolar o mineral antes da dissolução é
A
sublimação direta e coleta de material residual.
B
uso de calor para vaporizar a matriz.
C
simples moagem em almofariz e pilão.
D
separação física por densidade e magnética seguida de seleção ao microscópio.
E
extração por centrifugação a seco sem reagentes.
Um professor de Física no Ensino Médio está planejando uma aula considerando a BNCC e a Lei n. 11 645/08. Visando garantir equidade entre os saberes indígenas e os conhecimentos produzidos pela ciência ocidental, qual proposta de aula deve ser utilizada?
A
Comparar práticas agrícolas sustentáveis dos povos indígenas com métodos da agricultura convencional, analisando os fundamentos científicos de ambos e debatendo seus impactos ambientais e sociais.
B
Apresentar uma palestra sobre descobertas científicas modernas e, ao final, organizar uma exposição de arte indígena como forma de homenagear a diversidade cultural.
C
Utilizar uma lenda indígena como atividade de acolhimento no início da aula e, em seguida, apresentar os conhecimentos cientificamente válidos.
D
Explicar conceitos da Física por meio de experimentos laboratoriais e, em seguida, mencionar que os povos indígenas também tinham suas formas de entender a natureza.
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