Cite os dois estágios envolvidos na formação de uma fase sólida no seio do líquido durante a solidificação e descreva sucintamente cada um deles.
Passo 1
Beleza, então o enunciado pede pra gente citar os dois estágios envolvidos na formação de uma fase sólida dentro de um líquido durante a solidificação e descrever rapidinho cada um. Isso faz parte de Ciência dos Materiais ou Metalurgia, na parte de transformações de fase.
O que a gente precisa pra resolver?
O que a gente precisa pra resolver?
- Entender o que é nucleação (formação dos primeiros “bichinhos” de sólido no líquido)
- Entender o que é crescimento de grão (como esses “bichinhos” viram cristais maiores)
Passo 2
Vamos falar de nucleação.
Teoria básica: quando um líquido esfria abaixo da temperatura de fusão, ele fica super-resfriado. Mesmo assim, para virar sólido, precisa começar a formar “pequenos núcleos” com arranjo atômico parecido com o do sólido. Esses núcleos têm energia de superfície alta (por causa da interface sólido-líquido) e energia volumétrica negativa (porque o sólido é termodinamicamente estável ali). Se o núcleo atinge um tamanho crítico , a energia total cai e ele cresce espontaneamente.
Tipos de nucleação:
Teoria básica: quando um líquido esfria abaixo da temperatura de fusão, ele fica super-resfriado. Mesmo assim, para virar sólido, precisa começar a formar “pequenos núcleos” com arranjo atômico parecido com o do sólido. Esses núcleos têm energia de superfície alta (por causa da interface sólido-líquido) e energia volumétrica negativa (porque o sólido é termodinamicamente estável ali). Se o núcleo atinge um tamanho crítico
Tipos de nucleação:
- Homogênea: no próprio líquido puro, sem superfícies de apoio. Difícil, porque o
é grande. - Heterogênea: em impurezas, paredes do molde, inclusões. Ajuda a diminuir
e rola mais fácil.
Passo 3
Agora, crescimento de grão (ou simplesmente crescimento cristalino).
Depois de formar um núcleo estável, átomos do líquido vão se juntando na sua superfície, seguindo o padrão cristalino do sólido. Quanto maior a sub-resfriamento, mais rápido esse transporte de átomos acontece, mas também pode dar cristalitos feios. A taxa de crescimento depende de:
Depois de formar um núcleo estável, átomos do líquido vão se juntando na sua superfície, seguindo o padrão cristalino do sólido. Quanto maior a sub-resfriamento, mais rápido esse transporte de átomos acontece, mas também pode dar cristalitos feios. A taxa de crescimento depende de:
- Difusão de átomos no líquido até a interface
- Velocidade com que a interface sólido-líquido incorpora esses átomos
No fim das contas, vários grãos crescem até se encontrarem, formando a microestrutura sólida completa.
Resposta
- Nucleação: formação dos primeiros núcleos estáveis de sólido dentro do líquido, ultrapassando o tamanho crítico para crescer.
- Crescimento de grão: adição de átomos à interface dos núcleos, fazendo-os virar cristais maiores até preencher o material.