9.14 Uma liga com 50 \% p Ni-50 %p Cu é resfriada lentamente desde 1400^{\circ} \mathrm{C}\left(2250^{\circ} \mathrm{F}\right) até 1200^{\circ} \mathrm{C}\left(2190^{\circ} \mathrm{F}\right).
(a) Em qual temperatura se forma a primeira fração da fase sólida?
(b) Qual é a composição dessa fase sólida?
(c) Em qual temperatura ocorre a solidificação do líquido?
(d) Qual é a composição dessa última fração da fase líquida?

Passo 1

O enunciado trata de uma liga binária Ni–Cu com 50\% Ni– 50\% Cu (em peso) sendo resfriada lentamente de 1400\,^\circ\mathrm C até 1200\,^\circ\mathrm C. O conteúdo aqui é leitura do diagrama de fases isomórfico Ni–Cu, usando as curvas de liquidus (onde aparece o primeiro sólido) e solidus (onde acaba de solidificar o líquido). Vamos precisar, a cada temperatura de interesse, traçar uma isoterma horizontal até intersectar liquidus e solidus para ler as composições.

Passo 2

Para responder (a), “a primeira fração de sólido” aparece quando a temperatura atinge o liquidus para 50\% Ni. Lendo o diagrama de fases Ni–Cu, essa temperatura é aproximadamente
T_\text{liquidus}(x_{\rm Ni}=0{,}50)\approx1326\,^\circ\mathrm C.

Passo 3

Em (b), a composição desse primeiro sólido vem da interseção da isoterma 1326\,^\circ\mathrm C com a curva de solidus. Do diagrama, obtém-se
x_{\rm Ni}(\text{sólido a }1326\,^\circ\mathrm C)\approx0{,}53\quad(\text{53 % Ni – 47 % Cu}).ó

Passo 4

Para (c), a solidificação termina quando o último resquício de líquido atinge a temperatura do solidus correspondente à composição inicial de 50\% Ni, que pelo diagrama vale aproximadamente
T_\text{solidus}(x_{\rm Ni}=0{,}50)\approx1243\,^\circ\mathrm C.

Passo 5

Em (d), a composição desse “último líquido” vem da interseção da isoterma 1243\,^\circ\mathrm C com a curva de liquidus, dando
x_{\rm Ni}(\text{líquido a }1243\,^\circ\mathrm C)\approx0{,}47\quad(\text{47 % Ni – 53 % Cu}).í

Resposta

(a) 1326\,^\circ\mathrm C
(b) 53\% Ni, 47\% Cu
(c) 1243\,^\circ\mathrm C
(d) 47\% Ni, 53\% Cu

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