Tratamentos térmicos em fornos com oxigênio causam a descar...

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Q1090907 Engenharia Mecânica
Tratamentos térmicos em fornos com oxigênio causam a descarbonetação superficial dos aços. Esse processo depende da difusão do carbono do interior para a superfície do aço e sua reação com o oxigênio. A espessura de descarbonetação, x, depende da temperatura,T, e do tempo, t, segundo a expressão x² = D(T) . t, em que D(T) é a difusividade em função da temperatura, com uma energia de ativação de 241000J/mol e constante dos gases R = 8,314 J/mol . K. Um engenheiro solicitou o tratamento térmico de uma peça plana em aço ao carbono durante 1 hora a temperatura de 875°C e observou, depois, por metalografia que a região com maior descarbonetação era de 200 υm. Ele achou a perda muito significativa e resolveu reduzir a região de descarbonetação para 20 υm. Que temperatura ( ±1°C) ele precisou empregar mantendo o mesmo tempo de tratamento térmico?
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Para T = 1148K --> x = 200 mícrons

Para T = ? --> x = 20 mícrons

D(T) = Do x exp[ -Qd / (RT) ]

Como x^2 = D(T)*t, e adotando c = Qd/R

200^2 = Do*exp[-c/(1148)]

20^2 = Do*exp[-c/T]

Fazendo a razão entre as duas,

10^2 = exp[c/T-c/1148]

2ln10 = c/T - c/1148

Daqui em diante achei bem complicado simplificar os termos manualmente, principalmente por causa do ln10. Fazendo na calculadora, cheguei a T -> 970,93 K -> 698ºC

Se alguém tiver um macete para resolver isso, comenta aí, por favor.

Estava tentando resolver essa questão esse ano. A solução do Andeilson realmente funciona, no entanto, na hora da realização da prova seria complicado realizar todos esses cálculos sem ajuda de uma calculadora.

Seguindo com a resolução do Andeilson...

Sabendo que c = 241.000 / 8,314

c = 28.987

Eu arredondei para:

c = 241.000 / 8

c = 30.125

Portanto ficaria assim:

2 * ln10 = (30.125 / T) - (30.125/1148)

2 * 2,3 = (30.125 / T) - 26,2

30,8 = 30.125 / T

T = 30.125 / 30

T = 1004 K

Convertendo para graus celcius

T = 731ºC

Sendo assim, a resposta que melhor se aproxima é a letra B

Fiz esses arredondamentos considerando que os cálculos devem ser feitos o mais rápido possível, no entanto, não é possível preservar a precisão. Sendo assim, é necessário buscar a resposta que mais se aproxima do valor encontrado.

Uma questão dessa é bem difícil cair a prova desse ano.

complementando os colegas... Aqui se não soubesse que ln 10 = 2,3, o exercicio nao saia...

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