Explique quais alterações a temperatura pode causar nos metais e a quais propriedades está relacionada.
Passo 1
O enunciado pede para explicar de que maneira a variação de temperatura altera o comportamento dos metais e quais propriedades físicas e mecânicas estão envolvidas. Vamos ver os principais efeitos – dilatação, condutividade elétrica, propriedades mecânicas e transformações de fase/microestrutura – e relacioná-los às propriedades dos materiais.
Passo 2
Quando a temperatura aumenta, os átomos do metal vibram com maior amplitude, o que faz com que as distâncias entre planos cristalinos cresçam. Esse fenômeno chama-se dilatação térmica e está associado ao coeficiente de dilatação linear, normalmente denotado por α. Em termos práticos, a dilatação leva a:
- aumento de dimensões lineares e de volume;
- tensões internas se houver restrição ao alargamento.
Passo 3
A agitação atômica elevada dificulta a movimentação dos elétrons livres responsáveis pela condução elétrica, elevando a resistividade do metal. Já a queda de temperatura torna o movimento dos elétrons mais livre, reduzindo a resistividade e aumentando a condutividade. Essa relação faz com que metais usados em termômetros de resistência (RTDs) respondam linearmente à temperatura.
Passo 4
As propriedades mecânicas também mudam com a temperatura. Em geral, com o aumento de temperatura:
- o limite de escoamento e a resistência à tração diminuem (o metal fica “mais mole”);
- a ductilidade e a tenacidade aumentam (fica mais fácil deformar sem fraturar);
- a dureza pode cair, especialmente acima de certas faixas críticas.
No sentido oposto, ao resfriar o metal ele tende a ficar mais duro e mais quebradiço, reduzindo a ductilidade.
Passo 5
Em temperaturas específicas, ocorrem transformações de fase, isto é, o arranjo cristalino ou a composição de fases muda. Por exemplo, no aço:
- acima de ~
o ferro-carbono forma austenita (rede cúbica de face centrada); - ao resfriar rápido, forma-se martensita (estrutura tetragonal), que é muito dura mas frágil.
Além disso, tratamentos térmicos como recozimento e têmpera provocam recristalização e crescimento de grãos, alterando o tamanho dos grãos e precipitados, o que afeta dureza, resistência e tenacidade.
Resposta
A temperatura altera os metais por meio de dilatação térmica (coeficiente α), variação de condutividade elétrica (resistividade), mudanças nas propriedades mecânicas (limite de escoamento, ductilidade, dureza) e provoca transformações de fase e alterações microestruturais (recristalização, crescimento de grão, formação de austenita, martensita etc.). Essas mudanças estão intimamente ligadas às propriedades térmicas, elétricas e mecânicas do material.