CADERNO 5
2ª FASE
Física e Química
Nº DE INSCRIÇÃO
INSTRUÇÕES
Para a realização destas provas, você recebeu este Caderno de Questões e duas Folhas de Respostas.
NÃO AMASSE, NÃO DOBRE, NÃO SUJE, NÃO RASURE ESTE MATERIAL.
1. Caderno de Questões
• Verifique se este Caderno de Questões contém as seguintes provas:
FÍSICA – 06 questões discursivas;
QUÍMICA – 06 questões discursivas.
•
Registre seu número de inscrição no espaço reservado para esse fim, na capa deste Caderno.
•
Qualquer irregularidade constatada neste Caderno deve ser imediatamente comunicada ao
fiscal de sala.
•
Neste Caderno, você encontra apenas um tipo de questão:
Discursiva – questão que permite ao candidato demonstrar sua capacidade de produzir, integrar
e expressar ideias a partir de uma situação ou de um tema proposto e de analisar a
interdependência de fatos, fenômenos e elementos de um conjunto, explicitando a natureza
dessas relações.
•
Leia cuidadosamente o enunciado de cada questão, formule suas respostas com objetividade
e correção de linguagem, atendendo à situação proposta. Em seguida, transcreva cada uma na
respectiva Folha de Respostas.
•
O rascunho deve ser feito nos espaços reservados junto das questões, neste Caderno.
2. Folhas de Respostas
As Folhas de Respostas são pré-identificadas, isto é, destinadas exclusivamente a um determinado
candidato. Por isso, não podem ser substituídas, a não ser em situação excepcional, com
autorização expressa da Coordenação dos trabalhos. Confira os dados registrados nos
cabeçalhos e assine-os com caneta esferográfica de TINTA PRETA ou AZUL-ESCURA, sem
ultrapassar o espaço reservado para esse fim.
•
Nessas Folhas de Respostas, você deve observar a numeração das questões e UTILIZAR
APENAS O ESPAÇO-LIMITE reservado à resposta de cada questão, indicando, de modo
completo, as etapas e os cálculos envolvidos em sua resolução.
3. ATENÇÃO!
• Em conformidade com o Decreto Presidencial no 6583, de 29 de setembro de 2008, será exigida
a Nova Ortografia da Língua Portuguesa na construção das respostas destas provas.
• Será ANULADA a prova que não seja respondida na Folha de Respostas correspondente ou
que possibilite a identificação do candidato.
• Nas Folhas de Respostas, NÃO ESCREVA na Folha de Correção, reservada ao registro das
notas das questões.
• O tempo disponível para a realização das provas e o preenchimento das Folhas de Respostas é
de 5 (cinco) horas.
ESTAS PROVAS DEVEM SER RESPONDIDAS PELOS CANDIDATOS
AOS CURSOS DOS GRUPOS
A.1
e
B.
GRUPO A.1
Arquitetura e Urbanismo
Engenharia Civil
Engenharia da Computação
Engenharia de Agrimensura e
Cartográfica
Engenharia de Controle e
Automação de Processo
Engenharia de Minas
Engenharia de Produção
Engenharia Elétrica
Engenharia Mecânica
Engenharia Química
Engenharia Sanitária e Ambiental
Física
Geofísica
Geologia
Química
GRUPO B
Biotecnologia
Ciências Biológicas
Enfermagem
Farmácia
Fisioterapia
Fonoaudiologia
Gastronomia
Licenciatura em Ciências Naturais
Medicina
Medicina Veterinária
Nutrição
Oceanografia
Odontologia
Saúde Coletiva
Zootecnia
Física – QUESTÕES de 01 a 06
LEIA CUIDADOSAMENTE O ENUNCIADO DE CADA QUESTÃO, FORMULE SUAS RESPOSTAS COM OBJETIVIDADE E CORREÇÃO DE LINGUAGEM E, EM SEGUIDA, TRANSCREVA COMPLETAMENTE CADA UMA NA FOLHA DE RESPOSTAS.
INSTRUÇÕES:
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•
Responda às questões, com caneta de tinta AZUL ou PRETA, de forma clara e
legível.
Caso utilize letra de imprensa, destaque as iniciais maiúsculas.
O rascunho deve ser feito no espaço reservado junto das questões.
Na Folha de Respostas, identifique o número das questões e utilize APENAS o
espaço destinado a cada uma, indicando, DE MODO COMPLETO, AS ETAPAS E OS
CÁLCULOS envolvidos na resolução da questão.
Será atribuída pontuação ZERO à questão cuja resposta
– não se atenha à situação apresentada ou ao tema proposto;
– esteja escrita a lápis, ainda que parcialmente;
– apresente texto incompreensível ou letra ilegível.
Será ANULADA a prova que
– NÃO SEJA RESPONDIDA NA RESPECTIVA FOLHA DE RESPOSTAS;
– ESTEJA ASSINADA FORA DO LOCAL APROPRIADO;
– POSSIBILITE A IDENTIFICAÇÃO DO CANDIDATO.
Questão 01 (Valor:
15 pontos)
Ao saltar-se de um lugar alto, é comum dobrar os joelhos enquanto se encosta
no solo. Isso é feito de modo instintivo, a fim de minimizar a força de interação entre o
chão e o corpo, diminuindo o impacto sobre a articulação do joelho.
Desprezando a resistência do ar e considerando uma pessoa de massa igual a 60,0kg
caindo de uma altura de 80,0cm, em um local cujo módulo da aceleração da gravidade
é de 10m/s2, calcule a diferença, em módulo, da força de impacto entre o chão e o
corpo, com e sem dobrar os joelhos, sabendo que o tempo do impacto sem dobrar os
joelhos é de 0,25s e que, dobrando-os, é de 1,0 segundo.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 2
Questão 02 (Valor:
20 pontos)
O sistema da figura representa um diagrama ilustrativo de um
pistão composto isolado. Nele, os subsistemas A e B estão separados
por uma parede diatérmica, impermeável e fixa e contém o mesmo
gás ideal, inicialmente em equilíbrio termodinâmico. A trava do pistão
é liberada, e o gás, em B, executa trabalho WB, expandindo-se de
forma quase-estática e reversível até chegar ao equilíbrio.
Usando a Primeira Lei da Termodinâmica, determine, justificando sua resposta, se as
grandezas entre os pontos de equilíbrio inicial e final dos subsistemas A e B são maiores,
menores ou iguais a zero.
• Trabalho, WA e WB;
• Variação da energia interna do gás, ΔUA e ΔUB;
• Energia trocada através de calor, QA e QB.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 3
Questão 03 (Valor:
10 pontos)
As estrelas de nêutrons são corpos celestes supermassivos e ultracompactos.
A partir de estudos teóricos e observações astronômicas, sabe-se que a densidade no
centro dessas estrelas é da mesma ordem que a densidade dos núcleos atômicos.
Um átomo tem um diâmetro aproximado de 10−10m, contudo o diâmetro do seu núcleo é
cerca de 10000 vezes menor. O núcleo, apesar desse minúsculo tamanho, contém,
aproximadamente, toda a massa do átomo.
Considerando a massa de um átomo de aproximadamente 10−27kg, calcule a ordem de
grandeza da massa de uma estrela de nêutrons do tamanho do grão de ervilha com
volume de 1,0cm3.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 4
QUESTÕES 04 e 05
A primeira usina de ondas da América Latina,
lançada oficialmente durante a Rio+20, funciona no
porto do Pecém, a 60 quilômetros de Fortaleza. Para
os pesquisadores, o local é um laboratório em escala
real, onde serão ampliados os horizontes da
produção energética limpa e renovável. O potencial
é grande, asseguram. Na prática, de acordo com
especialistas da Coppe, que desenvolve a tecnologia,
é possível converter cerca de 20% da energia das
ondas do mar em energia elétrica.
Dois enormes braços mecânicos foram instalados no píer do porto do Pecém. Na
ponta de cada um deles, em contato com a água do mar, há uma boia circular. Conforme
as ondas batem, a estrutura sobe e desce. O movimento contínuo dos flutuadores
aciona bombas hidráulicas, promovendo um ambiente de alta pressão. A água, ejetada
a altíssima pressão, faz a turbina girar. Fazendo uma analogia com uma usina hidrelétrica,
em vez de termos uma queda d’água, temos isso de forma concentrada em dispositivos
relativamente pequenos, onde a pressão simula cascatas extremas de aproximadamente
400 metros, a depender da intensidade das ondas. (PAÍS começa..., 2012).
Questão 04 (Valor:
20 pontos)
Considere que, por alguns instantes, uma onda senoidal incide sobre uma boia
que está acoplada ao braço da usina de ondas, fazendo-a oscilar periodicamente.
Essa onda senoidal se propaga no mar com velocidade aproximada de 20,0m/s e tem
comprimento de onda de 1,0m, sendo responsável pela produção, ao final do processo,
de cerca de 100,0kJ de energia elétrica por segundo.
Com base nessa informação e nos conhecimentos de Física, e admitindo-se a densidade
da água do mar como sendo 1g/cm3 e o módulo da aceleração da gravidade local igual
a 10m/s2, determine
• o período da oscilação gerada na boia devido à passagem da onda;
• a potência, aproximada, transportada pelas ondas do mar;
• a vazão volumétrica média de água em uma hidroelétrica equivalente à usina de
ondas, desprezando as perdas.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 5
Questão 05 (Valor:
20 pontos)
Nas usinas hidroelétricas, termoelétricas, nucleares ou eólicas, há sempre um
mecanismo que provoca a rotação de uma turbina, que é transmitida ao gerador, onde
a energia mecânica é convertida em energia elétrica através do processo de indução
eletromagnética. Sabe-se que a tensão de saída dos geradores é ampliada a níveis
mais altos por meio de transformadores, para viabilizar a transmissão a longa distância.
• Supondo que o mecanismo da usina de ondas gera uma corrente alternada com
frequência de 60,0Hz, calcule em quanto tempo a bobina do gerador realiza uma
volta completa.
• Se a tensão de saída dos geradores de 10,0kV é elevada a 440,0kV no enrolamento
secundário do transformador, determine a razão entre o número de espiras no
enrolamento primário e no enrolamento secundário e justifique se o aumento de
tensão no transformador viola a conservação da energia.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 6
Questão 06 (Valor:
15 pontos)
Problemas, como a
incompatibilidade entre a
Mecânica Newtoniana e o
Eletromagnetismo Clássico,
levaram ao desenvolvimento da
Teoria da Relatividade Especial
de Einstein. Não há registros de
que
os
resultados
do
experimento do interferômetro
de Michelson-Morley, realizado
em 1887, tenham influenciado
diretamente os trabalhos de
Albert Einstein, publicados em
1905, mas, segundo Isaac Asimov, a observação de Michelson-Morley é “o mais
importante experimento que não deu certo de toda a história da ciência”.
Com base na informação e nos conhecimentos de Física, explique
• o funcionamento do experimento;
• como a não-comprovação da existência de um referencial em repouso absoluto — o
chamado “éter” — confirmaria os postulados da Relatividade Especial.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 7
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 8
Química – QUESTÕES de 01 a 06
LEIA CUIDADOSAMENTE O ENUNCIADO DE CADA QUESTÃO, FORMULE SUAS
RESPOSTAS COM OBJETIVIDADE E CORREÇÃO DE LINGUAGEM E, EM SEGUIDA,
TRANSCREVA COMPLETAMENTE CADA UMA NA FOLHA DE RESPOSTAS.
INSTRUÇÕES:
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Responda às questões, com caneta de tinta AZUL ou PRETA, de forma clara e
legível.
Caso utilize letra de imprensa, destaque as iniciais maiúsculas.
O rascunho deve ser feito no espaço reservado junto das questões.
Na Folha de Respostas, identifique o número das questões e utilize APENAS o
espaço destinado a cada uma, indicando, DE MODO COMPLETO, AS ETAPAS E OS
CÁLCULOS envolvidos na resolução da questão.
Será atribuída pontuação ZERO à questão cuja resposta
– não se atenha à situação apresentada ou ao tema proposto;
– esteja escrita a lápis, ainda que parcialmente;
– apresente texto incompreensível ou letra ilegível.
Será ANULADA a prova que
– NÃO SEJA RESPONDIDA NA RESPECTIVA FOLHA DE RESPOSTAS;
– ESTEJA ASSINADA FORA DO LOCAL APROPRIADO;
– POSSIBILITE A IDENTIFICAÇÃO DO CANDIDATO.
Questão 01 (Valor:
15 pontos)
Substância química
Dimetil-propano, C5H12
Metil-butano, C5H12
Pentano, C5H12
Massa molecular (u)
72
72
72
Ponto de ebulição, ºC, a 1atm
9
28
36
Tabela: Propriedades físicas de alguns alcanos
Muitas propriedades dos líquidos, incluindo o ponto de ebulição, refletem a
intensidade das forças de atração intermoleculares. Um líquido entra em ebulição quando
suas moléculas, ao absorverem energia, vencem as forças de atração e se separam da
fase líquida sob forma de vapor. Quanto mais fortes são essas interações, maior a
temperatura na qual um líquido entra em ebulição. Existem três forças atrativas entre
moléculas neutras: as de ligação de hidrogênio, as de dipolo permanente-dipolo
permanente e as de dipolo momentâneo-dipolo induzido ou de dispersão de London.
Essas interações são também chamadas de forças de Van der Waals.
Considerando essas informações e os dados da tabela,
• identifique a interação intermolecular — tipo de forças de Van der Waals — que atua
entre as moléculas dos alcanos, quando no estado líquido.
• escreva um argumento que justifique a diferença entre os pontos de ebulição dessas
substâncias químicas.
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 9
Questão 02 (Valor:
15 pontos)
Um dos grandes desafios da Química é a obtenção de substâncias puras a partir
de misturas. Como a maioria dos materiais presentes na natureza é formada por misturas
de substâncias, para separá-las é necessário a escolha de um método que leve em
consideração as condições materiais e econômicas e o tempo utilizado na separação.
Assim, o magnésio é extraído da água do mar, na forma de íons Mg2+(aq), pelo processo
Dow, representado, resumidamente no fluxograma.
Com base nessas informações e na análise do fluxograma da extração de íons Mg2+(aq)
da água do mar,
• escreva uma justificativa para a precipitação de Mg(OH)2(s) com a adição de Ca(OH)2
à água do mar e identifique as técnicas de separação I e II utilizadas nesse processo;
• justifique a utilização de fonte externa de energia elétrica no processo de produção
do metal por meio da eletrólise ígnea do cloreto de magnésio.
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 10
Questão 03 (Valor:
20 pontos)
Substância química
o
Entalpia padrão de formação, ΔHf , em kJmol− *
XeF6(s)
HF(g)
1
− 298
− 268
*Valores aproximados
XeF6(s) + 3H2O(v) → XeO3(s) + 6HF(g)
= −182kJ
O primeiro composto de gás nobre foi obtido em 1962 por Neil Bartlett, enquanto
trabalhava como docente na Universidade de British Columbia, Estados Unidos. O
trabalho repercutiu no meio científico e acabou com a crença de que os gases nobres
eram quimicamente inertes. Desde aquela época, vários compostos de xenônio com
flúor e com oxigênio foram preparados, a exemplo dos fluoretos, XeF2(s), XeF4(s) e
XeF6(s), obtidos diretamente da reação entre os dois elementos químicos, e dos
compostos contendo oxigênio, formados quando esses fluoretos reagem com água,
como mostra a equação química que representa a hidrólise lenta do hexafluoreto de
xenônio, na presença de umidade do ar, que leva à produção de trióxido de xenônio,
XeO3(s).
Com base nessas informações, na equação termoquímica de hidrólise de XeF6(s) e
considerando os valores das variações de entalpia apresentados na tabela e o valor
da variação de entalpia padrão de H2O(v) igual a −242 kJmol−1,
• calcule o valor da variação de entalpia padrão,
, do trióxido de xenônio, XeO3(s),
e justifique a maior estabilidade do XeF6(s) em relação a do XeO3(s), admitindo que
os valores das variações de entalpia correspondem ao padrão de formação dessas
substâncias;
• escreva a fórmula estrutural de XeF2 com os pares de elétrons não-ligantes do átomo
central e os valores dos ângulos formados entre as ligações Xe – F.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 11
Questão 04 (Valor:
20 pontos)
⎯→ NH4HCO3(aq)
I. NH3(aq) + CO2(g) + H2O(l) ⎯
II. NaCl(aq) + NH4HCO3(aq)
NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)
⎯→ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(v)
III. 2NaHCO3(s) ⎯⎯
150o C
o
1100
⎯⎯C→ CaO(s) + CO2(g)
IV. CaCO3(s) ⎯
O carbonato de sódio, Na2CO3, é usado, principalmente, na fabricação de vidro,
de polifosfatos — aditivos utilizados em produtos de limpeza —, no tratamento de gases
de exaustão de usinas termelétricas, dentre outras aplicações. A maior parte do
carbonato de sódio destinada a essas aplicações é produzida pelo processo de Ernest
Solvay, que consiste, de forma resumida, na saturação inicial por amônia, NH3(g), de
uma solução saturada de cloreto de sódio, NaCl(aq). Em seguida, a solução de cloreto
de sódio amoniacal é carbonatada com CO2(g) e produz hidrogeno-carbonato de amônio,
NH4HCO3(aq), que, ao reagir com cloreto de sódio, forma hidrogeno-carbonato de sódio,
NaHCO3(s), de acordo com as equações químicas I e II. Esse sal é separado da solução
por filtração e se decompõe em carbonato de sódio, ao ser aquecido, como mostra a
equação química III. Como a reação química representada em II é reversível, somente
75% do cloreto de sódio é convertido em hidrogeno-carbonato de sódio.
O dióxido de carbono utilizado no processo é proveniente da calcinação de
carbonato de cálcio, CaCO3(s), — segundo a equação química IV — e da decomposição
do hidrogeno-carbonato de sódio. A amônia é regenerada a partir da reação de cloreto
de amônio com óxido de cálcio em meio aquoso e, então, reciclada.
Com base nessas informações e nas equações químicas I, II, III e IV, que representam o
processo de Ernest Solvay de produção de carbonato de sódio,
• determine a massa de carbonato de sódio produzida a partir de 118,0kg de cloreto
de sódio com 75% de conversão a hidrogeno-carbonato de sódio e justifique a
utilização de solução saturada de cloreto de sódio;
• escreva a equação química que representa a regeneração de amônia, NH3(g), nesse
processo.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 12
Questão 05 (Valor:
15 pontos)
••
••
•
•
R1(R2)2C6H2OH + HO
→ R1(R2)2C6 H2 O
+ H2O
••
••
R1 = –CH3 e R2 = –C(CH3)3
Vários alimentos industrializados contêm aditivos que visam impedir ou retardar o
processo de deterioração por oxidação. Esses aditivos são os antioxidantes, substâncias
químicas que reagem rapidamente com radicais livres formados sob ação do oxigênio
nos alimentos. Enquanto houver antioxidante, o alimento estará protegido da ação
desses radicais livres, a exemplo de HO• e HOO•. O período de validade de alimentos
é fixado nas embalagens, principalmente, em função do tempo que leva um determinado
aditivo para reagir com esses radicais. Expirado o prazo de validade, o processo de
deterioração do alimento é iniciado. O BHT, um desses antioxidantes, representado
pela fórmula estrutural e pela fórmula condensada, R1(R2)2C6H2OH, é adicionado a
margarinas, biscoitos, refrescos, e reage de acordo com a equação química.
Com base nas informações do texto, na análise das fórmulas estrutural e condensada
do BHT, na equação química e nas regras de nomenclatura recomendadas pela IUPAC,
• escreva o nome do BHT e identifique a classe funcional a que pertence esse
antioxidante;
• identifique os agentes — redutor e oxidante — e, dentre os produtos da equação
química, identifique a espécie química que apresenta o oxigênio no menor estado de
oxidação.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 13
Questão 06 (Valor:
15 pontos)
Para determinar a concentração de um soluto em solução, geralmente se reage
uma amostra dessa solução com outra de concentração conhecida. Nas reações
envolvendo ácidos e bases, adiciona-se a solução de concentração conhecida à da
amostra que se deseja analisar, agitando-se lentamente até que a neutralização se
−
complete, quando as quantidades estequiométricas de íons H3O+(aq) e OH (aq) se tornam
equivalentes. Os indicadores ácido/base podem ser usados para sinalizar o ponto
estequiométrico, ou de equivalência na determinação. Entretanto, na prática, não é
necessário que a mudança de cor de um indicador ocorra exatamente no ponto
estequiométrico, porque, próximo a esse ponto, o pH varia rapidamente. A faixa na qual
o indicador muda de cor é considerada como ponto de equivalência. Alternativamente,
um medidor de pH pode ser usado para monitorar o desenvolvimento da reação e
produzir um gráfico de pH em função do volume de solução adicionada, como o mostrado
na figura. A curva descreve a variação de pH da reação química entre o ácido nítrico e
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 14
o hidróxido de potássio. Considerando-se que a solução de KOH(aq) a 0,100molL−1 é
adicionada a 50,0mL de solução 0,100molL−1 de HNO3(aq), a proporção em que o volume
da base é acrescentado ao do ácido, o pH pode ser determinado durante vários estágios
−
do processo e as concentrações finais de H3O+(aq) e OH (aq), calculadas em cada
região da curva.
Com base nas informações do texto e da tabela e na análise do gráfico, que representa
a variação de pH da reação química entre o ácido nítrico e o hidróxido de potássio, em
solução,
• determine o valor do pH da solução final, quando 51,0mL da solução de KOH(aq)
forem adicionados a 50,0mL da solução de HNO3(aq) e identifique em quantas
unidades de pH esse valor difere do pH no ponto estequiométrico;
• identifique um indicador, dentre os apresentados na tabela — diferente dos mostrados
no gráfico — que também sirva para sinalizar o ponto estequiométrico na
determinação.
RASCUNHO
UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 15
REFERÊNCIAS
BROWN, T. L. et al. Química, a ciência central. Tradução Robson Matos; consultores
técnicos André F. de Oliveira e Astéo F. de Souza Silva. São Paulo: Pearson Pratice
Hall, 9. ed., 2005, p. 576, 621 e 813. (Adaptado)
FELTRE, R. Química. São Paulo: Moderna, v. 2, 6. ed., 2004, p. 116 e 117. (Adaptado)
LEE, J. D. Química inorgânica não concisa. Tradução Henrique E. Toma, Koiti Araki,
Reginaldo C. Rocha. São Paulo: Edgard Blücher, 5. ed., 1999, p. 161, 162. (Adaptado)
PAÍS começa a explorar energia limpa das ondas. Disponível em: <http://
oglobo.globo.com/ciencia/pais-comeca-explorar-energia-limpa-das-ondas5122838#ixzz252MmZT4L>. Acesso em: 18 out. 2012. (Adaptado)
PERUZZO, T. M.; CANTO, E. L. Química na abordagem do cotidiano. São Paulo: Moderna,
v. 3, p. 179. (Adaptado)
UFBA – 2013 – 2a Fase – Física/Química – 16
Pró-Reitoria de Graduação - PROGRAD
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