Examen de Química de Materiales – Septiembre 2023 – Enunciados

La solución razonada de cada pregunta puede verse pulsando en el enunciado

1. En el diagrama de fases del Cu-Si se encuentra un compuesto intermetálico para una composición del 10% en peso de Si. ¿Cuál de las siguientes es una fórmula aceptable para este compuesto? (Pesos atómicos: Si: 28,086; Cu: 63,546).

(A). CuSi₉
(B). Cu₉Si
(C). Cu₄Si
(D). CuSi₂

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2. Se quiere fabricar un recipiente para contener bebidas carbónicas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es aceptable?

(A). El recipiente podría ser tanto metálico como polimérico, pero no cerámico.
(B). Siempre se podrá conseguir que el recipiente sea transparente, se emplee el material que se emplee.
(C). Las botellas de plástico evitan mejor la difusión de CO₂ que las latas.
(D). El fabricante va a poder optar por materiales reciclables dentro de cualquiera de las tres categorías básicas en que se dividen los materiales.

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3. ¿Cuáles son los índices de Miller del plano dibujado en la figura, que corta a la arista c por su mitad?

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4. Cierto metal tiene una estructura hexagonal especial con 4 átomos por celda unidad. Los parámetros de la red son a = 3,6721 Å y c = 11,8326 Å. ¿Cuánto vale el volumen de la “celda mayor” hexagonal, sabiendo que es el triple del volumen de la celda unidad?

(A). 138,18 ų
(B). 159,55 ų
(C). 414,54 ų
(D). 478,66 ų

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5. ¿Cuánto vale el coeficiente de difusión, D, del sistema C en Fe (ccc) a 940 ºC? Datos: D₀ (coeficiente de difusión a temperatura infinita) = 2,0·10^–5 m²s^–1; Q (energía de activación) = 142 kJ mol^–1; R = 8,314 J mol^–1 K^–1.

(A). 2,03·10^–5 m²s^–1
(B). 1,54·10^–11 m² s^–1
(C). 2,36·10^–12 m² s^–1
(D). 2,57·10^–13 m² s^–1

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6. 1,5 kg de una mezcla líquida de 70 % de Pb y 30 % de Sn en peso se enfría lentamente desde 300 ºC. Considerando el diagrama de fases de plomo-estaño que se muestra a continuación, calcular el peso del líquido que resta a la temperatura de 0,001 ^oC por encima de la eutéctica.

(A). 379 g
(B). 288 g
(C). 928 g
(D). 450 g

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7. La siguiente imagen es una porción del diagrama de fases del sistema Cu-Zn en la que en el eje de abscisas se representa el porcentaje en peso de Zn. Decir si es posible o no tener una aleación de cobre y zinc que, en equilibrio, consista en una fase sólida del 80% en peso de Zn y una fase líquida del 95% en peso de Zn, y dar la razón.

(A). Sí, porque la región ε + L contiene puntos que representan proporciones de Zn tanto del 80 como del 95%.
(B). No, porque aunque es perfectamente posible que una fase sólida esté en equilibrio con una líquida, ambas han de tener la misma composición.  
(C). Sí, pero esto solo ocurre a dos temperaturas, que son aproximadamente 575 y 490 ^oC.
(D). No, porque se observa que no existe ningún punto en el diagrama en el que se cumpla la condición mencionada.

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8. La siguiente imagen es el diagrama de fases del acero.

¿A qué fase corresponde el campo alargado y estrecho que aparece entre aproximadamente 400 y 900 ^oC y se ha rotulado “K”?  

(A). Ferrita α
(B). Austenita γ
(C). Cementita
(D). Ferrita δ

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9. El monel es una aleación basada en…

(A). Ni y Cu
(B). Cu y Al
(C). Al y Zn
(D). Zn y Ni

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10. Cuando un metal o aleación está bajo una carga constante a alta temperatura, puede sufrir una deformación plástica progresiva y normalmente lenta que se llama…

(A). termoplasticidad.
(B). termodeformación.
(C). termoelasticidad.
(D). termofluencia.

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11. Solo una de las siguientes afirmaciones sobre el defecto de Schottky es verdadera:

(A). Consiste en la generación de una sola vacante.
(B). No afecta ni a la estequiometría ni al balance de cargas.
(C). Este tipo de defecto está especialmente favorecido cuando los cationes son mucho más pequeños que los aniones.
(D). Es más propio de metales que de cerámicas.

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12. A partir del diagrama de fases siguiente correspondiente a una cerámica basada en el sistema SiO₂/Al₂O₃ decir cuál de las siguientes afirmaciones es correcta.

(A). Si una muestra de cerámica líquida con una fracción molar del 30% de Al₂O₃ se enfría hasta una temperatura cualquiera entre 1800 y 1600 ^oC precipita una mullita de esa misma fracción molar en Al₂O₃.
(B). A 1400 ^oC, una cerámica basada en el sistema SiO₂/Al₂O₃ será siempre menos rica en mullita cuanto mayor sea la fracción molar global de Al₂O₃.
(C). En ningún caso es estable la cristobalita por encima de 1600 ^oC.
(D). En el eutéctico de este sistema la proporción de mullita es mucho menor que la de cristobalita.

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13. La tabla siguiente recoge datos de pesos moleculares de una muestra de polipropileno, cuyo monómero tiene un peso molecular de 42,08 g mol^–1. Calcular su grado de polimerización promedio.

Intervalo de pesos moleculares	Abundancia (tanto por 1)
[8000, 16000)	0,05
[16000, 24000)	0,16
[24000, 32000)	0,24
[32000, 40000)	0,28
[40000, 48000)	0,20
[48000, 56000)	0,07

(A). 330
(B). 760
(C). 785
(D). 855

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14. Una de las siguientes afirmaciones sobre el grado de cristalinidad de los polímeros es falsa.

(A). La cristalinidad tiende a ser más elevada si las cadenas tienen masas molares pequeñas.
(B). La cristalinidad está favorecida si las unidades monoméricas tienen simetría sencilla.
(C). Las cadenas ramificadas tienden a proporcionar más cristalinidad que las lineales por el mayor empaquetamiento de aquellas.
(D). La configuración isotáctica favorece la cristalización frente a la atáctica.

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15. El poliacrilonitrilo y la brea son precursores habituales para la producción de fibra de…

(A). carbono.
(B). vidrio tipo E.
(C). vidrio tipo S.
(D). aramida.

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16. Un alambre cilíndrico de cierto material tiene una resistencia eléctrica R. Se estira el alambre hasta que su longitud se hace un 20% mayor. Si se supone que su volumen no se altera, ¿se podría calcular cuánto vale la nueva resistencia, R’?

(A). No; faltan datos.
(B). Sí, es la misma.
(C). Sí, es un 20% mayor.
(D). Sí, es un 44% mayor.

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17. ¿Cuál de los siguientes materiales conduce peor la corriente eléctrica?

(A). Polianilina
(B). Poliacetileno cis
(C). Diamante
(D). Acero al carbono

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18. La luz ordinaria incide sobre una placa de vidrio pulido de 0,50 cm de espesor que tiene un índice de refracción de 1,50. ¿Qué fracción de luz absorbe el vidrio cuando esta pasa a través de él? (El coeficiente α vale 0,03 cm^–1).

(A). 1,5 %
(B). 10 %
(C). 50 %
(D). 98,5 %

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