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200 pontos
Prova Escrita de Física e Química A, 2007
11.º ou 12.º Ano de Escolaridade, 2.ª Fase
in www.gave.min-edu.pt
2007 – 2.ª Fase
1.
1.1. As duas razões mencionadas no texto são: evitar falhas no abastecimento energético mundial a médio
prazo devido ao esgotamento dos recursos não renováveis e limitar a libertação de substâncias, como os
gases de efeito de estufa, prejudiciais para o clima a
uma escala mundial.
1.2. (B). Os gases causadores do efeito de estufa têm a
particularidade de absorver radiação electromagnética, o que aumenta a sua energia interna. Consequentemente, há um aumento da temperatura global
da atmosfera.
2.
2.1. Cálculo da quantidade molar de água obtida
V
nreal =
Vm
nreal =
78,4 dm3
22,4 dm3 mol -1
nreal = 3,5 mol
Cálculo da quantidade molar de metano gasta
m
nmetano =
M
nmetano =
40 g
16 g mol -1
nmetano = 2,5 mol
Cálculo da quantidade molar de água expectável
De acordo com a estequiometria da reacção (1 mol
CH4 : 2 mol H2O), o valor expectável de água é o dobro do valor de metano.
nteórico = 2 * 2,5
nteórico = 5 mol
Cálculo do rendimento da reacção
n
h = real * 100%
nteórico
h=
3,5
* 100%
5
h = 70%
Resposta: O rendimento da reacção de combustão é
de 70%.
2.2. 2.2.1. (A) Falsa. A configuração electrónica do átomo
de carbono no estado fundamental é 1s22s22p2.
(B) Falsa. Cada orbital pode conter no máximo dois
electrões e o átomo de cloro tem dezassete electrões.
O átomo de cloro no estado fundamental preenche
nove orbitais.
(C) Verdadeira. Trata-se de uma configuração possível
do átomo de carbono dado que possui o mesmo número de electrões, se bem que não corresponde ao
estado fundamental, mas a um estado excitado.
(D) Falsa. As regras de preenchimento obrigam a que
o número quântico magnético (3.º algarismo) seja
igual ou inferior ao número quântico secundário (2.º
algarismo), o que não acontece.
2.2.2. (A) Falsa. A risca Z equivale à série de Balmer e
pertence à região visível do espectro electromagnético.
(B) Falsa. Pode ver-se pela distância entre os níveis
(correspondente a uma escala energética) que a risca
Y corresponde à emissão de maior energia: pertence à
série de Lyman situada na zona ultravioleta do espectro electromagnético.
(C) Verdadeira. Uma vez que há excitação electrónica
a partir do nível fundamental, há absorção de radiação na região ultravioleta.
(D) Falsa. A emissão T é uma emissão de baixa energia, corresponde à série de Paschen e situa-se na zona
da radiação infravermelha.
2.2.3. (B). Atendendo a que o valor de energia necessário para remover o electrão é, em valor absoluto,
igual à energia da radiação incidente, considera-se
que há remoção do electrão, mas este fica sem qualquer excesso de energia e, como tal, sem energia cinética.
Ecinética = Eradiação - Eremoção
2.2.4. Observa-se uma diminuição do valor da primeira energia de ionização dos halogéneos que pode
ser interpretada atendendo a que o raio atómico
cresce do flúor para o iodo, ao longo do grupo. Este
facto, por sua vez, fica a dever-se em grande parte ao
aumento do tamanho das orbitais de valência que
ocorre ao longo do grupo. Consequentemente, os
electrões de valência são cada vez menos atraídos
pelo núcleo sendo pois mais fácil a sua remoção.
3.
3.1. (A) Falsa. A variação da energia potencial gravítica é
negativa (o carro desce) e o trabalho efectuado pela
força gravítica é positivo.
(B) Falsa. A variação da energia cinética é igual ao trabalho da força resultante que, neste caso, corresponde apenas ao peso.
(C) Falsa. A variação da energia mecânica é nula já
que o sistema é conservativo, não há forças de atrito e
o peso realiza um trabalho positivo no percurso considerado.
(D) Verdadeira. O trabalho realizado pelo peso é sempre o simétrico da variação da energia potencial gravítica. (W»P = - DEpg)
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Proposta de resolução
Proposta de resolução
3.2. (A). A dedução da expressão correcta pode fazer-se da
seguinte forma:
Como há conservação de energia mecânica,
Emecânica A = Emecânica B § Ep A + Ec A = Ep B + Ec B §
§ mghA +
1
1
mv2A = mgh + mv2B
2
2
h
Anulando m e substituindo vA = 0 m s–1, hA = h e hB = ,
2
obtém-se a expressão
h 1
gh = g + v2B
2 2
4.2. (B). Enquanto descreve a trajectória circular, a velocidade e a força centrípeta que actua sobre o satélite
permanecem com módulo constante, já que dependem da distância do satélite à Terra, que não se altera.
4.3. Para calcular a velocidade, precisamos de conhecer,
para além do raio, a aceleração.
Esta pode ser obtida pela expressão da força gravítica
M*m
Fg = G
r2
1 2
h
v =g
2 B
2
A aceleração centrípeta corresponde a parte da expressão anterior.
M
ac = G 2
r
v2
v2
M
§
=G 2 §
Sabendo que ac =
r
r
r
vB = œgh
§ v2 = G
gh - g
h 1 2
= v
2 2 B
3.3. Cálculo da velocidade do carrinho no ponto C
logo, DEm = DEc
1
1
mv2D - mv2C e vD = 0 m s–1, basta cal2
2
cular a velocidade em c. Esta pode ser calculada atendendo à aceleração e à distância a partir das equações
do movimento:
Como DEc =
5
0 = vC - 3t
1 2
3t
2
Do sistema resulta vc = 8,49 m s–1.
12 = 0 - vCt -
Cálculo da variação da energia cinética do carrinho
Substituindo
1
DEc = - * 50 * 8,492 J
2
DEc = - 1,8 * 103 J
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Resposta: A variação da energia cinética é igual à variação
da energia mecânica do carrinho (DEm = – 1,8 * 103 J)
uma vez que a energia potencial é nula.
4.
4.1. (A) Falsa. A força representada é centrífuga.
(B) Verdadeira. A força representada é centrípeta e a
velocidade é tangencial à trajectória.
(C) Falsa. A força representada é tangencial à trajectória.
(D) Falsa. A força representada é tangencial e a velocidade é centrípeta à trajectória.
ŒG Mr
Substituindo os respectivos valores, vem
Atendendo à expressão DEm = DEc + DEp,
como a trajectória C a D é horizontal DEp = 0,
M
§ v=
r
v=
Œ
6,67 * 10 -11 *
5,98 * 1024
= 6,9 * 103 m s -1
8,4 * 106
Resposta: O módulo da velocidade orbital do satélite é
6,9 * 103 m s–1.
5.
5.1. (A) Falsa. A distância entre duas partículas no mesmo
estado de vibração pode ser calculada por:
d = vT
d = 340 m s -1 * 2,0 * 10 -3 s
d = 0,68 m
Os 10 nm que se podem ler no eixo vertical correspondem à amplitude do som.
(B) Falsa. O período é de 2,0 * 10–3 s, o tempo que
demora a completar um ciclo.
(C) Verdadeira. Ver (A).
(D) Verdadeira. Corresponde à amplitude da onda cuja
leitura se faz no eixo vertical.
(E) Verdadeira. Ao multiplicar o comprimento de uma
onda pelo número de ondas que ocorrem a cada segundo (frequência), obtém-se a velocidade.
(F) Falsa. São grandezas distintas que não estão directamente relacionadas; o aumento de uma delas não
condiciona a variação da outra. Por exemplo, um grito
e um sussurro têm a mesma velocidade no ar, mas
amplitudes diferentes.
v
340 m s -1
± f=
= 500 s -1 (Hz)
(G) Falsa. f =
l
0,68 m
(H) Verdadeira. d = v * t ± d = 340 * 5 = 1700 m
5.2. O sinal sonoro, ao chegar ao microfone, encontra
uma membrana sensível às ondas sonoras, que provocam variações de pressão, fazendo-a vibrar. A membrana ao vibrar faz igualmente vibrar uma bobine à
qual está ligada. Uma vez que a bobine se situa numa
zona em que existe um campo magnético, criado por
ímanes, ocorrem oscilações do fluxo magnético,
criando-se assim um sinal eléctrico por indução que é
reflexo do sinal mecânico (sonoro) original.
5.3. (A) Falsa. A digitalização é o processo através do qual
se converte um sinal analógico em digital.
(B) Falsa. A distorção é um fenómeno que ocorre na
transmissão do sinal.
(C) Verdadeira. A baixa frequência do sinal sonoro é
geralmente ultrapassada modulando o sinal com uma
onda portadora de elevada frequência.
(D) Falsa. A amplificação aumenta a amplitude do sinal, não faz variar a frequência deste.
6.
6.1. 6.1.1. Cálculo da quantidade de H3O+ que existe
em 45 L de água
ni = 3H3O + 4 * v
ni = 10 -pH * v
ni = 10 -6,8 mol dm -3 * 45 dm3
ni = 7,13 * 10 -6 mol
Cálculo da quantidade de H3O+ adicionada à água
do aquário
na = 3 H3O + 4 * v
na = 1,0 * 10 -2 mol dm -3 * 1,4 * 10 -3 dm3
na = 1,4 * 10 -5 mol
Somando os dois valores e admitindo que o volume
permanece como 45 L, o pH final é
pH = - log 3H3O + 4
pH = - log
1
2,11 * 10 -5
45
2
pH = 6,33
Resposta: O valor está dentro do intervalo recomendado, pelo que o ajuste de pH foi efectivamente conseguido.
6.1.2. Quando se dissolve NaC’ em água, este sal dissocia-se nos iões Na+ e C’–. Ambos correspondem a
iões que não têm tendência a reagir com a água,
como tal não afectam o valor de pH.
6.2. (A). Atendendo a que
Ks = 3Ca2+ 4 * 3CO23 4
3CO23 4 =
3CO23 4 =
Ks
mol dm–3
3Ca2+ 4
4,5 * 10 -9
mol dm–3
200
-3
* 10
40
6.3. (A) Falsa. HCO–3 é a base conjugada de H2CO3, porque
perdeu um ião H+.
(B) Verdadeira.
(C) Falsa. Ver (A).
(D) Falsa. HCO–3 é o ácido conjugado de CO2–
3 , porque
possui um ião H+.
6.4. (A). O poder redutor dos metais traduz a capacidade
destes em se oxidarem reduzindo simultaneamente
uma outra espécie. Os ensaios mostram que o metal
mais reactivo, com maior poder redutor, é o magnésio, seguido do zinco e, finalmente, do cobre.
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