Como são classificadas as transformações de fases?
Passo 1
O enunciado pergunta “Como são classificadas as transformações de fases?” – ou seja, de que modos podemos agrupar as transições de fase segundo critérios termodinâmicos e cinéticos. Para resolver precisamos:
- Entender a classificação termodinâmica (ordem da transição).
- Entender a classificação cinética (mecanismo atômico).
- Entender a classificação segundo o tipo de nucleação.
Passo 2
Classificação termodinâmica (Ehrenfest):
1. Transição de primeira ordem: há descontinuidade em derivadas de primeira ordem de (energia livre de Gibbs), isto é, salto em entropia ou volume, implicando calor latente
.
2. Transição de segunda ordem: as derivadas de primeira ordem de são contínuas, mas há descontinuidade em derivadas de segunda ordem (capacidade calorífica, coeficiente de compressibilidade), e
.
1. Transição de primeira ordem: há descontinuidade em derivadas de primeira ordem de
2. Transição de segunda ordem: as derivadas de primeira ordem de
Passo 3
Classificação cinética/mecânica (controle atômico):
1. Transformação difusiva: os átomos migram por difusão de longa distância para formar a nova fase (ex.: perlita em aços, transformação de ordem). É lenta e depende de difusividade.
2. Transformação displaciva (ou martensítica): rearranjo coordenado de átomos sem difusão de longo alcance, rápido e atermal (ex.: martensita em aços, muitas transformações martensíticas em ligas memórias de forma).
1. Transformação difusiva: os átomos migram por difusão de longa distância para formar a nova fase (ex.: perlita em aços, transformação de ordem). É lenta e depende de difusividade.
2. Transformação displaciva (ou martensítica): rearranjo coordenado de átomos sem difusão de longo alcance, rápido e atermal (ex.: martensita em aços, muitas transformações martensíticas em ligas memórias de forma).
Passo 4
Classificação segundo o tipo de nucleação:
1. Nucleação homogênea: ocorre uniformemente no volume do material, sem sítios preferenciais, requer maior super-refriamento ou superaquecimento.
2. Nucleação heterogênea: acontece em defeitos de rede, contornos de grão, inclusões, superfícies; requer menor super-refriamento, é o modo mais comum na prática.
1. Nucleação homogênea: ocorre uniformemente no volume do material, sem sítios preferenciais, requer maior super-refriamento ou superaquecimento.
2. Nucleação heterogênea: acontece em defeitos de rede, contornos de grão, inclusões, superfícies; requer menor super-refriamento, é o modo mais comum na prática.
Passo 5
Resumo das principais categorias de classificação:
– Termodinâmica: primeira ordem (com calor latente) vs segunda ordem (sem calor latente).
– Mecânica: difusiva vs displaciva (martensítica).
– Nucleação: homogênea vs heterogênea.
– Termodinâmica: primeira ordem (com calor latente) vs segunda ordem (sem calor latente).
– Mecânica: difusiva vs displaciva (martensítica).
– Nucleação: homogênea vs heterogênea.
Resposta
As transformações de fases podem ser classificadas segundo três grandes critérios:
(a) Termodinâmico:
(a) Termodinâmico:
(b) Cinético‐mecânico:
– Difusiva (controle por difusão de longo alcance).
– Displaciva (martensítica, sem difusão).
(c) Tipo de nucleação:
– Homogênea (no volume, exige maior super-refriamento).
– Heterogênea (em defeitos ou superfícies, ocorre mais facilmente).]
– Difusiva (controle por difusão de longo alcance).
– Displaciva (martensítica, sem difusão).
(c) Tipo de nucleação:
– Homogênea (no volume, exige maior super-refriamento).
– Heterogênea (em defeitos ou superfícies, ocorre mais facilmente).]