Quais as características intrínsecas do Al e Al e suas ligas que as diferenciam do Cu e Cu e suas ligas, do ponto de vista de aplicação?
Passo 1
O enunciado nos pede para comparar do ponto de vista de aplicação as propriedades intrínsecas do alumínio (Al) e suas ligas com as do cobre (Cu) e suas ligas. Vamos analisar sistematicamente as diferenças em densidade, condutividade elétrica e térmica, resistência mecânica, resistência à corrosão, ponto de fusão, trabalhabilidade e custo/reciclabilidade.
Passo 2
Densidade e peso específico
O alumínio puro tem densidade aproximadamente , enquanto o cobre tem
. Isso torna o alumínio cerca de um terço do peso do cobre, o que é crucial em aplicações aeroespaciais, estruturas leves e linhas de transmissão onde se valoriza a redução de massa.
O alumínio puro tem densidade aproximadamente
Passo 3
Condutividade elétrica
O cobre possui condutividade elétrica em torno de , contra
do alumínio. Em valor absoluto o cobre é melhor condutor, mas o alumínio apresenta maior condutividade por massa (
) e por custo, tornando-se vantajoso em cabos de alta tensão onde o peso é crítico.
O cobre possui condutividade elétrica em torno de
Passo 4
Condutividade térmica
Em termos de condução de calor, o cobre também lidera com contra
. Ainda assim, o alumínio é bastante usado em radiadores e trocadores de calor por ter boa condutividade, baixo peso e excelente relações custo-benefício.
Em termos de condução de calor, o cobre também lidera com
Passo 5
Resistência mecânica e relação resistência-peso
As ligas de alumínio (como as séries xxx a
xxx) podem atingir resistências à tração de
a mais de
, com relação resistência/peso elevada. As ligas de cobre têm resistências moderadas (
a
) mas são bem mais densas, resultando em menor desempenho estrutural por peso.
As ligas de alumínio (como as séries
Passo 6
Resistência à corrosão
O alumínio forma espontaneamente uma fina camada de óxido ( ) que o protege da corrosão em atmosferas comuns. O cobre forma pátinas (verdete) menos protetoras e pode sofrer corrosão sob certas condições (ambientes ácidos ou poluídos), exigindo revestimentos ou ligas especiais.
O alumínio forma espontaneamente uma fina camada de óxido (
Passo 7
Ponto de fusão e trabalhabilidade
O ponto de fusão do alumínio é , bem inferior ao do cobre (
), facilitando processos de forjamento e soldagem por menor demanda energética. O alumínio é mais maleável e fácil de extrudar, enquanto o cobre, apesar de dúctil, exige maior energia de conformação.
O ponto de fusão do alumínio é
Passo 8
Custo, disponibilidade e reciclabilidade
O alumínio, extraído principalmente da bauxita, costuma ser mais barato por quilo que o cobre e muito reciclável com economia de energia de até % em relação à produção primária. O cobre tem valor de mercado mais alto e também é reciclável, mas a extração e refino são mais onerosos.
O alumínio, extraído principalmente da bauxita, costuma ser mais barato por quilo que o cobre e muito reciclável com economia de energia de até
Resposta
- Densidade: alumínio (
) cobre ( ), favorecendo aplicações leves. - Condutividade elétrica: cobre superior em S/m, mas alumínio melhor condutividade por massa e custo.
- Condutividade térmica: cobre melhor, mas alumínio suficiente e mais leve para trocadores de calor.
- Resistência mecânica: ligas de alumínio têm alta relação resistência/peso; ligas de cobre são fortes porém pesadas.
- Corrosão: alumínio forma óxido protetor; cobre sofre pátinas menos protetoras e pode corroer em ambientes agressivos.
- Ponto de fusão e trabalhabilidade: alumínio funde a
, mais fácil de conformar e soldar; cobre exige mais energia. - Custo e reciclabilidade: alumínio geralmente mais barato e de reciclagem mais eficiente; cobre mais caro porém também reciclável.