Qual dos metais relacionados a seguir apresentará menor raio crítico na nucleação homogênea, em condições de super-resfriamento máximo: alumínio, cobre ou ferro?
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L |
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Alumínio | 0,121 | 933 | 397.500 | 2.368 | 195 |
Cobre | 0,177 | 1356 | 205.000 | 7.938 | 236 |
Ferro | 0,204 | 1809 | 272.000 | 7.035 | 295 |
Unidades:
Passo 1
Bele, a gente tem uma questão sobre qual metal (alumínio, cobre ou ferro) apresenta o menor raio crítico na nucleação homogênea quando está no super-resfriamento máximo. Vamos usar conceitos de física e química dos materiais, especificamente sobre nucleação, e vamos precisar das fórmulas que relacionam energia superficial, calor latente, densidade e a diferença de temperatura máxima.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o raio crítico na nucleação homogênea. Quando um líquido supera resfria, ou seja, é resfriado abaixo da sua temperatura de congelamento sem formar cristais, chega um ponto onde a formação de um núcleo sólido se torna energeticamente favorável. O raio crítico,
, é o tamanho mínimo que esse núcleo precisa ter para que continue crescendo e não se dissolva de volta no líquido.
Passo 3
A fórmula para calcular o raio crítico é:
Onde:
-
é a tensão superficial entre sólido e líquido. -
é o calor latente de fusão. -
é a densidade do líquido. -
é a super-resfriamento máximo (diferença de temperatura).
Passo 4
Vamos calcular
para cada metal usando os dados da tabela:
Para o Alumínio:
Para o Cobre:
Para o Ferro:
Resposta
O alumínio apresenta o menor raio crítico na nucleação homogênea em condições de super-resfriamento máximo, com
metros.