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TeoriaE aí, tudo bem? Notem na imagem abaixo e imaginem que o cobre seria um carro fazendo um role da esquerda para a direita e o Niquel da direita para a esquerda, essa mão de duas vias é a difusão dos átomos, sabe os buracos nas estaradas? Influenciam na velocidade dos carros certo? Vamos ver o que influencia na movimentação dos átomos ?  Espécies difusivas A intensidade do coeficiente de difusão (D) é uma indicação da taxa que os átomos se difundem.. As espécies difusivas, bem como o material base, influenciam o coeficiente de difusão. Por exemplo, existe uma diferença gigantesca na magnitude entre a autodifusão e a interdifusão do carbono no ferro α a 500ºC, e o valor de D é maior para a interdifusão do carbono (3,0x10 -21 contra 2,4x10 -12 m 2 /s). Essa comparação também pode ser vistas na difusão por lacuna e intersticial. Viram como se diferenciam ?? Vejam outras variações na tabela ali em baixo. Temperatura A temperatura é uma outra variável que influência muuuuuuito nas taxas de difusão. Por exemplo, olhando a tabela acima, para a autodifusão do Fe no Fe α, o coeficiente de difusão aumenta (de 3,0x10 -21 para 1,8x10 -15 m2/s) ao se elevar a temperatura de 500 para 900ºC e essa dependência é expressa por: D = D 0 exp - Q R T Onde: D0: constante pré-exponencial (m2/s), para energia de ativação para a difusão (J/mol, cal/mol) R é a constante dos gases (8,31 J/mol-K, 1,987 cal/mol-K ou 8,62x10-5) eV/átomo T : temperatura absoluta (K) E o que é enrgia de ativação?? Essa energia de ativação pode ser avaliada como a energia indispensável para causar o movimento difusivo de um mol de átomos. Uma energia de ativação alta deriva em um coeficiente de difusão relativamente baixo. E aii vamos aplicar os conhecimentos que aprendemos agora? A constante pré-exponencial e a energia de ativação do Fe em cobalto são dados. Em qual temperatura o coeficiente de difusão terá o valor de 1,5x10 --13 m 2 ⁄s. Dados: Do: 1,05 x10 --4 m 2 ⁄s. Qd: 125600 J/mol D: 1,5x10 --13 m 2/s T? D = D 0 exp - Q R T 1,5 x 10 - 13 = 1 , 05 x 10 - 4 exp - 125600 8,31 T Para resolvermos esta exponencial basta aplicarmos sua função inversa em ambos os lados da equação. ln 1,5 x 10 - 13 = ln 1,05 x 10 - 4 - 125600 8,31 T - 29,53 = - 9,16 - 15114,32 t - 29,53 t = - 9,16 - 15114,32 t = 512 k Exercícios ResolvidosExercício Resolvido #1Elaboração própria Sobre o processo de difusão determine:
Passo 1A difusão é um processo termicamente ativado e a taxa de difusão depende do par soluto-solvente e de suas estruturas cristalinas. RespostaExercício Resolvido #2Elaboração própria Determine qual é a influência da temperatura na difusão atômica:
Passo 1Conforme a temperatura aumenta, ocorre um aumento das lacunas e consequentemente uma maior difusão. Passo 2Ocorrendo um aumento da energia térmica, aumentando a difusão. RespostaExercício Resolvido #3Elaboração própria Sobre a energia de ativação determine a resposta correta:
Passo 1
A energia para difusão intersticial é menor que para difusão em lacuna. Passo 2A energia de ativação é influenciada pelo tipo de átomo e estrutura. Passo 3Quanto maior e a energia menor é a velocidade do processo e maior a sensibilidade com a temperatura. RespostaExercício Resolvido #4Elaboração própria Sobre a influência da microestrutura na difusão atômica.
Passo 1A difusão ocorre mais rápido em materiais policristalinos. Passo 2Ocorre com maior facilidade em estruturas com menos restrições Passo 3Os caminhos de difusão dos materiais influenciam no coeficiente de difusão. RespostaExercício Resolvido #5Elaboração própria Das características a seguir determine os fatores que influenciam negativamente na difusão:
Passo 1Elevado empacotamento, ponto de fusão e densidade Passo 2Ligações fortes, boa qualidade cristalina, elevado ponto de fusão Passo 3Elevado empacotamento, ponto de fusão e grande raio atômico. RespostaExercício Resolvido #6Elaboração própria Analise as curvas experimentais do coeficiente de auto-difusão na prata. E avalie a influência da temperatura. Passo 1Em temperaturas altas, o coeficiente de difusão é elevado no cristal, promovendo o movimento de átomos na rede, sendo desprezível, portanto, a difusão em contornos de grão. Passo 2Se a temperatura é decai, a difusão na rede cristalina é complicada e o reforço de contornos de grão se torna expressiva RespostaEm temperaturas altas, o coeficiente de difusão é elevado no cristal, promovendo o movimento de átomos na rede, sendo desprezível, portanto, a difusão em contornos de grão. Se a temperatura é decai, a difusão na rede cristalina é complicada e o reforço de contornos de grão se torna expressiva Exercício Resolvido #7Elaboração própria Determine a temperatura do coeficiente de difusão para a difusão do alumínio no zinco e apresenta um valor de 2,17 x 10-10 m2/s. Considerando os dados a seguir: Do: 1,31 x10 --3 m 2 ⁄s. Qd: 213200 J/mol R: 8,31 J/mol-K Passo 1Primeiramente devemos lembrar da equação: D = D 0 exp - Q R T Passo 2Calculando temos: 2,17 x 10 - 10 = 1,31 x 10 - 3 exp - 213200 8,31 T 2,17 x 10 - 10 1,31 x 10 - 3 = exp - 213200 8,31 T 1,656 x 10 - 7 = exp - 213200 8,31 T (Para “retirarmos” a exponencial, aplicamos sua inversa Ln dos dois lados da equação. ln 1,656 x 10 - 7 = ln ( exp - 213200 8,31 T ) - 15,613 = - 213200 8,31 T - 15,613 × 8,31 T = - 213200 - 129,744 T = - 213200 T = 1643,23 K RespostaExercício Resolvido #8Elaboração própria Determine a temperatura do coeficiente de difusão para a difusão do ferro no aço e apresenta um valor de 1,72 x 10-13 m2/s. Considerando os dados a seguir: Do: 2,21 x10 --5 m 2 ⁄s. Qd: 148200 J/mol R: 8,31 J/mol-K Passo 1Primeiramente devemos lembrar da equação: D = D 0 exp - Q R T Passo 2Calculando temos: 1,72 x 10 - 1 3 = 2 , 2 1 x 10 - 5 exp - 148200 8,31 T 1,72 x 10 - 13 2,21 x 10 - 5 = exp - 148200 8,31 T 7,782 x 10 - 9 = exp - 148200 8,31 T (Para “retirarmos” a exponencial, aplicamos sua inversa Ln dos dois lados da equação. ln 7,782 x 10 - 9 = ln ( exp - 148200 8,31 T ) - 1 8,671 = - 148200 8,31 T - 18,671 × 8,31 T = - 148200 - 155,158 T = - 148200 T = 955,15 K RespostaExercício Resolvido #9Capítulo 5 , Perguntas e Problemas, exercício 1 8 Em qual temperatura o coeficiente de difusão para a difusão do cobre no níquel terá um valor de 6,5 × 1 0 - 17 m 2 / s. Use os dados de difusão na Tabela 5.2. Passo 1Olá! Tudo bem? Nesse problema devemos calcular a temperatura na qual o coeficiente de difusão para a difusão do cobre no níquel terá um valor de 6,5 × 1 0 - 17 m 2 / s . Utilizaremos a Tabela 5.2 (pág. 113; 8 ª Ed.) e a equação 5 . 9 a (pág. 11 3; 8 ª Ed.) para resolvermos esse exercício. Isolando T na equação 5.9 a e inserindo os valores fornecidos pela Tabela 5.2, temos: T = - Q d R ln D - ln D 0 = 256000 J / m o l ( 8,31 J / m o l - K ) [ ln ( 6,5 × 10 - 17 m 2 / s ) - ln ( 2,7 × 10 - 5 m 2 / s ) ] T = 1152 K = 879 ° C RespostaExercício Resolvido #10Capítulo 5 , Perguntas e Problemas, exercício 1 9 A constante pré-exponencial e a energia de ativação para a difusão do ferro no cobalto são de 1,1 × 10 - 5 m 2 / s e 253 . 300 J / m o l, respectivamente. Em qual temperatura o coeficiente de difusão possuirá um valor de 2,1 × 10 - 14 m 2 / s? Passo 1Olá! Tudo bem? Nesse problema devemos calcular a temperatura na qual o coeficiente de difusão para a difusão do ferro no cobalto terá um valor de 2,1 × 10 - 14 m 2 / s. Utilizaremos a Tabela 5.2 (pág. 113; 8 ª Ed.) e a equação 5 . 9 a (pág. 11 3; 8 ª Ed.) para resolvermos esse exercício. Isolando T na equação 5.9 a e inserindo os valores fornecidos pela Tabela 5.2, temos: T = Q d R ln D - ln D 0 = 25 33 00 J / m o l ( 8,31 J / m o l - K ) [ ln ( 1,1 × 10 - 5 m 2 / s ) - ln ( 2,1 × 10 - 14 m 2 / s ) ] T = 15 18 K = 1245 ° C RespostaExercício Resolvido #11CALLISTER, Ciências dos materiais, 8° edição, cap.5, Nº 22 Os coeficientes de difusão para prata no cobre são dados para duas temperaturas:
Passo 1
l n D 1 = l n D o - Q R 1 T 1 l n D 2 = l n D o - Q R 1 T 2 Agora nós devemos isolar Qd em relação as temperaturas T1= 923 K e T2= 1173 k e D1= e D2= 1,3 x 10 -13 Q d = - R × l n D 1 - l n D 2 1 T 1 - 1 T 2 Igualando as equações, podemos agora substituir os valores: Q d = - 8,31 × l n ( 5,5 × 10 - 16 ) - l n l n ( 1,3 × 10 - 13 ) 1 923 - 1 1173 Q d =196,68 x 10³ J/mol Agora podemos achar “Do”: D o = D 1 e x p e x p Q R T 1 D o = 5,5 × 10 - 16 e x p e x p 196,68 x 10 ³ 8,31 × 923 D o = 7,53 × 10 - 5 m 2 / s Passo 2Agora devemos calcular para a temperatura de 1148 K l n D 1 = l n D o - Q R 1 T 1 D = 7,53 × 10 - 5 e x p - 196,68 x 10 ³ 8,31 × 1148 D = 8,3 × 10 - 14 m 2 / s Respostaa ) D o = 7,53 × 10 - 5 m 2 / s e Q d =196,68 x 10³ J/mol RespostaEi, a resposta está no passo a passo :) Exercícios de Livros RelacionadosA energia de ativação para a difusão do carbono no cromo é de 111.000J / m o l . Calcule o coeficiente de difusão a 1100K( 827 ° C ) , dado que o valor de D a 1400K( 1127 ° C ) é de 6,25 × 10 - 11m 2 Ver Mais A figura a seguir mostra um gráfico do logaritmo (para a base 10) do coeficiente de difusão em função do inverso da temperatura absoluta, para a difusão do ferro no cromo. Determine os valores para a Ver Mais Em qual temperatura o coeficiente de difusão para a difusão do cobre no níquel terá um valor de 6,5 × 1 0 - 17m 2 / s . Use os dados de difusão na Tabela 5.2 . Ver Mais Usando os dados na Tabela 5.2 , calcule o valor de D para a difusão de zinco no cobre a 650 ° C . Ver Mais A constante pré-exponencial e a energia de ativação para a difusão do ferro no cobalto são de 1,1 × 10 - 5m 2 / s e 253 . 300J / m o l , respectivamente. Em qual temperatura o coeficiente de difusão p Ver Mais Ver Também Ver tudo sobre Estrutura de Sólidos CristalinosMecanismo de difusãoMobilidade atômicaLista de exercícios de Fatores que influenciam na difusãoQuais fatores podem afetar a velocidade da difusão?Fatores como o tamanho da superfície, espessura da membrana, o gradiente de concentração e o ambiente afetam a velocidade da difusão. Esta velocidade pode ser calculada pela equação de primeira lei de Frick, que utiliza esses fatores e a matemática para obter um resultado final.
Quais fatores podem influenciar a intensidade de difusão pela membrana?Para difundir-se livremente pela membrana um soluto deve ser preferencialmente apolar, e seu tamanho deve ser compatível com o espaço disponível entre as moléculas de fosfolipídeos da membrana. Algumas moléculas polares, como a água, também conseguem se difundir livremente pela membrana.
O que é difusão o que afeta a difusão das moléculas?A difusão molecular é um exemplo de fenômeno de transporte de matéria à curta distância no qual um soluto é transportado devido aos movimentos das moléculas de um fluido (líquido ou gás), pelo movimento térmico de todas as partículas a temperaturas acima do zero absoluto.
O que limita a intensidade da difusão facilitada?A velocidade de difusão é controlada e limitada pela disponibilidade das permeases, e não pela concentração do soluto, ou seja, se todas as enzimas membranares estiverem com seus sítios ocupados, em atividade máxima de transporte, nenhuma influência terá a concentração do soluto, com relação à velocidade de difusão da ...
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Relacione os fatores que afetam a intensidade ou velocidade da difusão
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