Quartzo – Tabela de Materiais – Aplicações – Preço

Sobre o Quartzo

O quartzo é um mineral muito abundante de muitas variedades que consiste principalmente em sílica ou dióxido de silício (SiO2). Existem muitas variedades diferentes de quartzo, várias das quais são pedras semipreciosas. A ametista é uma forma de quartzo que varia de um violeta vívido brilhante a um tom de lavanda escuro ou opaco. Citrino é uma variedade de quartzo cuja cor varia de amarelo pálido a marrom devido a impurezas férricas. O quartzo é o mineral que define o valor de 7 na escala de dureza de Mohs, um método de risco qualitativo para determinar a dureza de um material à abrasão. 

Resumo

Nome	Quartzo
Fase em STP	sólido
Densidade	2650 kg/m3
Resistência à tração	48 MPa
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	37 GPa
Dureza Brinell	7 Mohs
Ponto de fusão	1667 °C
Condutividade térmica	3 W/mK
Capacidade de calor	741 J/g K
Preço	20 $/kg

Composição de Quartzo

O quartzo é um composto químico composto por uma parte de silício e duas partes de oxigênio. É o dióxido de silício (SiO2). Os átomos estão ligados em uma estrutura contínua de tetraedros de silício-oxigênio de SiO4, com cada oxigênio sendo compartilhado entre dois tetraedros, dando uma fórmula química geral de SiO2. 

Aplicações de Quartzo

O quartzo tem grande importância econômica. Muitas variedades são pedras preciosas, incluindo ametista, citrino, quartzo fumê e quartzo rosa. Possui propriedades elétricas (por exemplo, sua piezoeletricidade) e resistência ao calor que o tornam valioso em produtos eletrônicos. O arenito, composto principalmente de quartzo, é uma importante pedra de construção. Grandes quantidades de areia de quartzo (também conhecida como areia de sílica) são usadas na fabricação de vidro e cerâmica e para moldes de fundição em fundição de metais. O quartzo triturado é usado como abrasivo em lixas, a areia de sílica é empregada em jateamento. 

Propriedades Mecânicas do Quartzo

Força do Quartzo

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, a fim de que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original.

A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica. Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa. No caso de tensão de tração de uma barra uniforme (curva tensão-deformação), a lei de Hooke descreve o comportamento de uma barra na região elástica. O módulo de elasticidade de Young é o módulo de elasticidade para tensões de tração e compressão no regime de elasticidade linear de uma deformação uniaxial e geralmente é avaliado por ensaios de tração.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Quartzo

A resistência à tração final do Quartzo é de 48 MPa.

Força de rendimento do Quartzo

O limite de escoamento do Quartzo é N/A.

Módulo de Elasticidade do Quartzo

O módulo de elasticidade de Young do Quartzo é 37 GPa.

Dureza do Quartzo

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

O número de dureza Brinell (HB) é a carga dividida pela área da superfície da indentação. O diâmetro da impressão é medido com um microscópio com uma escala sobreposta. O número de dureza Brinell é calculado a partir da equação:

A dureza do Quartzo é de aproximadamente 7 Mohs.

Veja também: Dureza dos Materiais

Propriedades Térmicas do Quartzo

Quartzo – Ponto de Fusão

O ponto de fusão do Quartzo é 1667 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão. Em geral, a fusão é uma mudança de fase de uma substância da fase sólida para a líquida. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual essa mudança de fase ocorre. O ponto de fusão também define uma condição na qual o sólido e o líquido podem existir em equilíbrio. Para vários compostos químicos e ligas, é difícil definir o ponto de fusão, pois geralmente são uma mistura de vários elementos químicos.

Quartzo – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do quartzo é 3 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

A condutividade térmica da maioria dos líquidos e sólidos varia com a temperatura. Para vapores, também depende da pressão. No geral:

A maioria dos materiais são quase homogêneos, portanto, geralmente podemos escrever k = k(T). Definições semelhantes estão associadas a condutividades térmicas nas direções y e z (ky, kz), mas para um material isotrópico a condutividade térmica é independente da direção de transferência, kx = ky = kz = k.

Quartzo – Calor Específico

O calor específico do Quartzo é 741 J/g K.

Calor específico, ou capacidade calorífica específica, é uma propriedade relacionada à energia interna que é muito importante na termodinâmica. As propriedades intensivas c_v e c_p são definidas para substâncias compressíveis puras simples como derivadas parciais da energia interna u(T, v) e entalpia h(T, p), respectivamente: 

onde os subscritos v e p denotam as variáveis ​​mantidas fixas durante a diferenciação. As propriedades c_v e c_p são chamadas de calores específicos (ou capacidades de calor) porque, sob certas condições especiais, elas relacionam a mudança de temperatura de um sistema à quantidade de energia adicionada pela transferência de calor. Suas unidades no SI são J/kg K ou J/mol K.

Propriedades e preços de outros materiais

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