ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Γραπτό τεστ (συν-)αξιολόγησης στο μάθημα: «ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ» (Κάθε σωστή απάντηση βαθμολογείται με +1 μονάδα, κάθε λανθασμένη απάντηση βαθμολογείται με -0.5 μονάδα, ενώ ερωτήσεις που δεν απαντήθηκαν δε βαθμολογούνται. Eξαιρείται η μη πολλαπλών επιλογών ερώτηση «Bonus»). Φεβρουάριος 2015 (Καθ. Β.Ζασπάλης) 1. Στην εικόνα δίνεται η JCPDS κάρτα για το DyScO3 1.I. Η κρυσταλλική δομή του υλικού έχει ορθορομβική* συμμετρία. Α. κυβική Β. τετραγωνική Γ. ορθορομβική *Αναγράφεται στην καρτέλα 1.ΙΙ Στο φάσμα περίθλασης του υλικού, η κορυφή με τη μεγαλύτερη ένταση θα είναι αυτή που αντιστοιχεί στα κρυσταλλογραφικά επίπεδα Α. (110) Β. (112)* Γ. Δεν μπορεί να προσδιοριστεί από τα δεδομένα * Η μεσαία από τις τρεις αριθμητικές στήλες του δεξιού τμήματος της καρτέλας δίνει την ένταση κάθε κορυφής ως ποσοστό επί της εντάσεως της μεγαλύτερης (100%). Η κορυφή με τη μεγαλύτερη ένταση όπως φαίνεται αντιστοιχεί στα επίπεδα με δείκτες Miller (112). 1.ΙΙΙ Η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών επιπέδων της οικογένειας (204) είναι: Α. 0.6 nm B nm Γ nm Δ. Άλλη *Αναγράφεται στην αριστερή από τις τρείς αριθμητικές στήλες στο δεξιό τμήμα της καρτέλας Σελίδα 1 από 5

2 1. ΙV Για κάποιον λόγο η τιμή της σταθεράς c του υλικού από την κάρτα είναι δυσανάγνωστη. Μπορείτε να την εκτιμήσετε από τα δεδομένα σημειώνοντας τις κατάλληλες αριθμητικές τιμές στην κατάλληλη έκφραση; Α. c = [ ] + [ ] B. c = [ ] [ ] Γ. c = [ ] [ 4 ] Δ. c = [ ] c = d (004) 4 [ ] 2. Στην εικόνα δίνονται τα αποτελέσματα ενός πειράματος TGA-DSC σε δείγμα νανοσωματιδίων Αργύρου εγκιβωτισμένα σε μια μήτρα οργανικής ένωσης. 2.I Η κορυφή 1 της καμπύλης DSC αντιστοιχεί: Α. Στην διάσπαση της οργανικής ένωσης Β. Στην οξείδωση του μεταλλικού Αργύρου Γ. Στην τήξη του μεταλλικού Αργύρου Είναι εξώθερμη και συνοδεύεται από απώλεια βάρους, άρα τα Β και Γ απορρίπτονται 2.ΙΙ H κορυφή 2 της καμπύλης DSC αντιστοιχεί: Α. Στην διάσπαση της οργανικής ένωσης Β. Στην οξείδωση του μεταλλικού Αργύρου Γ. Στην τήξη του μεταλλικού Αργύρου Είναι ενδόθερμη και δε συνοδεύεται από μεταβολή βάρους, άρα τα Α και Β απορρίπτονται Σελίδα 2 από 5

3 3. Στις παρακάτω φωτογραφίες δίνονται εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας δοκιμίου κάποιου κεραμικού υλικού Από τα δεδομένα των εικόνων και στο βαθμό που αυτά είναι αντιπροσωπευτικά για ολόκληρο το δοκίμιο συμπεραίνουμε πως ο κάθε κόκκος του υλικού είναι: Α. Άμορφος Β. Μονοκρύσταλλος Γ. Πολυκρύσταλλος Η αλλαγή των κρυσταλλογραφικών κατευθύνσεων (γραμμές στην εικόνα ΤΕΜ) εντός του κόκκου υποδηλώνει την ύπαρξη περισσοτέρων του ενός κρυστάλλων Σελίδα 3 από 5

4 4. Για τον προσδιορισμό του βάρους ενός δοκιμίου στον αέρα και στο νερό με στόχο τον προσδιορισμό της πυκνότητάς του μέσω της αρχής του Αρχιμήδη, ακολουθήθηκαν οι δύο παρακάτω τεχνικές. Ποια τεχνική πιστεύετε πως θα δώσει μεγαλύτερη ακρίβεια προσδιορισμού; Α. Η τεχνική Α Β. Η τεχνική Β Γ. Δεν υπάρχει διαφορά Η τεχνική Α θα δώσει μεγαλύτερη ακρίβεια γιατί συμπεριλαμβάνει στους υπολογισμούς το βάρος του δειγματοφορέα (του τριγώνου). Ο όγκος του δειγματοφορέα υπολογίζεται και στις δύο περιπτώσεις και θεωρείται αμελητέος. 5 Eκτελούμε μέτρηση θερμομηχανικής ανάλυσης (π.χ. από μια θερμοκρασία περιβάλλοντος Τ0 σε μια θερμοκρασία Τ) σε δύο μεταλλικά υλικά 1 και 2 και παίρνουμε τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στην διπλανή εικόνα. 5. Ι. Ποιο από τα δύο υλικά έχει τον μεγαλύτερο συντελεστή θερμικής διαστολής; Α. το υλικό 1 Β. το υλικό 2 Γ. ίδιο Ο συντελεστής θερμικής διαστολής εκφράζεται από την κλίση της ευθείας. Σελίδα 4 από 5

5 5.ΙΙ Από τα δύο αυτά υλικά κατασκευάζουμε διμεταλλικό έλασμα (σε θερμοκρασία Τ0), το οποίο στη συνέχεια θερμαίνεται. Ποια κατάσταση θα λάβει χώρα κατά τη θέρμανση του διμεταλλικού ελάσματος; Α. Η κατάσταση Α Β. Η κατάσταση Β Γ. Η κατάσταση Γ To μέταλλο με το μεγαλύτερο συντελεστή διαστολής είναι στην εσωτερική επιφάνεια της καμπύλης, ενώ αυτό με τον μικρότερο στην εξωτερική, σε μια προσπάθεια του συστήματος να αντισταθμίσει τις μηχανικές τάσεις που αναπτύσσονται κατά τη θέρμανση (θλιπτικές στο εξωτερικό μέταλλο και εφελκυστικές στο εσωτερικό) EΡΩΤΗΣΗ «BONUS» 6 Κατά την εισαγωγή πρόσμιξης CdCl2 σε AgCl δημιουργείται η ατέλεια Cd Ag και θέλετε (π.χ. μέσω μιας διπλωματικής εργασίας) να προσδιορίσετε εάν το φορτίο αυτής της ατέλειας εξουδετερώνεται μέσω κενών Αργύρου (V Αg ) ή μέσω ιόντων Χλωρίου σε ενδιάμεσες θέσεις (Cl i ). Αναφέρετε με συντομία τι προτίθεστε να κάνετε και να μετρήσετε και πως, ώστε να προσδιορίσετε με σαφήνεια την απάντηση. Ακριβής προσδιορισμός της θεωρητικής πυκνότητας (π.χ. μέσω ακτίνων Χ) συναρτήσει της πρόσμιξης και σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων με αυτά που υπολογίζονται βάσει των δύο προαναφερόμενων μηχανισμών (π.χ. μείωση της θεωρητικής πυκνότητας με αύξηση της πρόσμιξης οδηγεί στο μοντέλο κατιοντικών κενών ενώ αύξηση στο μοντέλο ενδιάμεσων ανιόντων). Επίσης θα μπορούσαν δυνητικά να γίνουν: Προσδιορισμός του συντελεστή διάχυσης Αργύρου. Εάν αυξάνει αυξανομένης της περιεκτικότητας της πρόσμιξης τότε υπάρχει ισχυρή ένδειξη πως πρόκειται για μηχανισμό μέσω κατιοντικών κενών. Προσδιορισμός της (ιοντικής) αγωγιμότητας και της θερμοκρασιακής της εξάρτησης συναρτήσει της πρόσμιξης. Εάν αυξάνει αυξανομένης της περιεκτικότητας της πρόσμιξης με σχετικά μικρή ενέργεια ενεργοποίησης τότε υπάρχει ισχυρή ένδειξη πως πρόκειται για μηχανισμό μέσω κατιοντικών κενών. Σελίδα 5 από 5