2007, 1.ª fase
1.
1.1.
Consiste na reacção entre dois núcleos de pequena massa (de hélio, por exemplo)
originando núcleos de maior massa e libertação de elevada quantidade de
energia.
1.2.(C)
1. Leia atentamente o seguinte texto.
Os cientistas não têm dúvidas: o Sol morrerá. Mas podemos estar descansados
– só daqui a cerca de cinco mil milhões de anos é que a nossa estrela se
transformará numa imensa nebulosa planetária. Antes disso, irá expandir-se, com
diminuição da temperatura da sua parte mais superficial, dando origem a uma
gigante vermelha. Neste processo, a temperatura no interior da estrela aumentará
de tal modo que permitirá que, a partir da fusão nuclear de átomos de hélio, se
produza carbono e oxigénio.
No final das suas vidas, as estrelas gigantes vermelhas tornam-se instáveis e
ejectam as suas camadas exteriores de gás, formando então as chamadas
nebulosas planetárias.
Visão, n.º 729, 2006, p.81 (adaptado)
A temperatura da superfície de uma estrela está relacionada com o c.d.o. da
radiação mais intensa emitida pela estrela.
No espectro visível, a sequência de cores é a seguinte, do menor c.d.o. para o
maior c.d.o.: violeta, azul, verde, amarelo, vermelho.
A radiação azul tem, pois, menor comprimento de onda que a radiação
vermelha. Como a temperatura diminui à medida que aumenta o c.d.o., a
única alternativa correcta é a C.
2.
2.1.(A)
m, massa de CO2 no
volume V de ar
ar
M = 44,0 g/mol, massa
molar do CO2
1.1. Explique em que consiste uma reacção de fusão nuclear como a que é referida no texto.
10
1.2. A cor de uma estrela indica-nos a sua temperatura superficial, existindo uma relação de
proporcionalidade inversa entre a temperatura de um corpo e o comprimento de onda para o
qual esse corpo emite radiação de máxima intensidade.
8
Seleccione a opção que contém os termos que devem substituir as letras (a), (b) e (c),
respectivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmação seguinte.
(a) e, no espectro de uma outra
Se, no espectro contínuo de uma estrela predominar a cor _____
(b) , então a primeira terá uma _____
(c) temperatura superficial.
estrela predominar a cor _____
volume V
por definição de percentagem em volume, tem-se:
volume de CO 2
# 100
volume de ar
qual é a quantidade n de CO2...? E o respectivo volume...?
massa de uma amostra de CO 2
massa molar do CO 2 =
quantidade de substância de CO 2
(A) ... vermelha… azul… maior…
(B) … amarela… vermelha… menor…
(C) … azul… vermelha… maior…
(D) … violeta… vermelha… menor…
2. A Terra possui uma atmosfera que é maioritariamente constituída por uma solução gasosa com
vários componentes, como o dióxido de carbono e o vapor de água, que, embora não sendo
predominantes, são cruciais para a existência de vida na Terra.
No entanto, o aumento exagerado do teor de CO2 atmosférico, a destruição da camada de ozono
e a qualidade da água que circula na atmosfera e cai sobre a superfície terrestre são problemas
graves, interligados e resultantes, principalmente, da actividade humana.
2.1. O dióxido de carbono, CO2 (M = 44,0 g mol–1), é o componente minoritário de maior concentração no ar atmosférico.
Considere V o volume de uma amostra de ar, m a massa de CO2 nela contida e Vm o volume
V.S.F.F.
molar de um gás.
715.V1/7
Seleccione a alternativa que permite calcular a percentagem em volume de dióxido de
carbono no ar atmosférico.
8
M= m
n
m
n=
M
ou seja, a quantidade n de CO2 é:
n=
e o volume desta quantidade n de CO2 é, tendo em conta a
definição de volume molar:
Vm = volume molar
volume de gás
quantidade de substância de gás
VCO
2
Vm =
n CO
=
m
–—
× Vm
44
––––––––––
× 100
(A) %(V/V) =
V
m
–—
44
× 100
(B) %(V/V) = ––––––––––
V × Vm
2
VCO = n CO # Vm
2
44
–—
×V
m
–––––––––– × 100
(C) %(V/V) =
Vm
2
= m # Vm
44, 0
portanto, a percentagem de CO2 em volume vale:
44
–—
× Vm
m
× 100
(D) %(V/V) = ––––––––––
V
2.2. O problema da destruição da camada de ozono tem vindo a assumir cada vez maior
relevância, tendo-se tornado um motivo de preocupação universal.
Descreva, num texto, como os CFC provocam a diminuição da camada de ozono, referindo as
transformações químicas que ocorrem nesse processo.
715.V1/8
58
m
44, 0
2007, 1.ª fase
m #V
m
volume de CO 2
44, 0
# 100 =
# 100
volume de ar
V
(C) %(V/V) =
2007, 1.ª fase
2.2.
A radiação ultravioleta proveniente do Sol ao atingir as moléculas de CFC
(clorofluorcarbonetos) presentes na estratosfera originam átomos livres de Cl.
Por exemplo, para o diclorodifluormetano a reacção pode ser representada do
seguinte modo:
radiação
UV
radiação
radiação UV
UV
CF
CF
Cl
22Cl
22
2Cl +
CF
Cl
CF
CF Cl
CF2Cl
Cl +
+ Cl
Cl
m
–––––––––– × 100
Vm
2
2
2
Por sua vez, os átomos de cloro, que são muito reactivos, reagem com as moléculas
de ozono igualmente presentes na estratosfera, formando oxigénio molecular e
óxido de cloro:
ClO
Cl
+ O
+ O
O3
ClO
Cl
O2
ClO +
Cl +
+ O22
+ O33
O óxido de cloro também é muito reactivo e reage com outras moléculas de ozono,
formando novamente cloro:
ClO
Cl
+ O
+ 2O
O3
ClO
Cl
2O2
ClO +
Cl +
+ O33
+ 2O22
E esses átomos de cloro continam a reagir com outras moléculas de ozono...
O efeito global desta sequência de reacções é, pois, a decomposição de ozono O3
em oxigénio molecular O2, reduzindo a concentração de ozono na estratosfera.
Uma única molécula de CFC pode originar a decomposição de muitos milhares de
moléculas de ozono.
44
–—
× Vm
m
× 100
(D) %(V/V) = ––––––––––
V
2.2. O problema da destruição da camada de ozono tem vindo a assumir cada vez maior
relevância, tendo-se tornado um motivo de preocupação universal.
12
Descreva, num texto, como os CFC provocam a diminuição da camada de ozono, referindo as
transformações químicas que ocorrem nesse processo.
2.3. As moléculas de água, H2O, e de dióxido de carbono, CO2, têm estruturas bem definidas, a
que correspondem propriedades físicas e químicas distintas.
10
Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações seguintes.
(A) Na molécula de CO2, existem quatro pares de electrões não ligantes.
(B) Na molécula de H2O, existem dois pares de electrões partilhados.
(C) As duas moléculas (H2O e CO2) apresentam geometria linear.
(D) Na molécula de H2O, existe um par de electrões não ligantes.
715.V1/8
(E) Na molécula de CO2, as ligações carbono-oxigénio têm diferentes comprimentos.
(F) O ângulo de ligação, na molécula de H2O, é superior ao ângulo de ligação, na molécula
de CO2.
(G) Na molécula de H2O, existem quatro electrões ligantes e quatro não ligantes.
(H) Na molécula de CO2, nem todos os electrões de valência são ligantes.
2.4. As moléculas de água e de dióxido de carbono são constituídas, no seu conjunto, por átomos
de hidrogénio, carbono e oxigénio.
Seleccione a afirmação
2.3.
número atómico
do oxigénio = 8
número atómico
do carbono = 6
H2O
H
H O
H
O
CO2
H
H O
H
C
O
CORRECTA.
(A) A configuração electrónica do átomo de oxigénio no estado de energia mínima é 1s2 2s2 2p6.
(B) O raio do átomo de oxigénio é superior ao raio do átomo de carbono.
(C) A primeira energia de ionização do oxigénio é superior à do carbono.
(D) O raio do átomo de oxigénio é superior ao raio do anião O2–.
O
O C O
(A) Verdadeira
Dois pares não ligantes por cada átomo de oxigénio... logo 4 pares ao todo por
cada molécula de CO2.
(B) Verdadeira
1 par por cada átomo de H...
V.S.F.F.
715.V1/9
(C) Falsa
H2O tem geometria angular e CO2 tem geometria linear.
(D) Falsa
Existem dois pares de electrões não ligantes em cada átomo de oxigénio.
(E) Falsa
A molécula é simétrica... não há qualquer razão para as ligações terem
diferentes comprimentos...
(F) Falsa
H2O tem geometria angular (104°) e CO2 tem geometria linear (180°).
(G) Verdadeira
2 + 2 = 4 electrões ligantes nos dois átomos de H e 4 electrões não ligantes
no átomo de O.
(H) Verdadeira
Há dois pares não ligantes por cada átomo de O...
2007, 1.ª fase
59
(F) O ângulo de ligação, na molécula de H2O, é superior ao ângulo de ligação, na molécula
de CO2.
(G) Na molécula de H2O, existem quatro electrões ligantes e quatro não ligantes.
2007, 1.ª fase
2.4.(C)
(H) Na molécula de CO2, nem todos os electrões de valência são ligantes.
2.4. As moléculas de água e de dióxido de carbono são constituídas, no seu conjunto, por átomos
de hidrogénio, carbono e oxigénio.
H
8
Seleccione a afirmação
número atómico
do hidrogénio = 1
CORRECTA.
(A) A configuração electrónica do átomo de oxigénio no estado de energia mínima é 1s2 2s2 2p6.
1s1
número atómico
do carbono = 6
C
1s2 2s2 2p2
número atómico
do oxigénio = 8
O
1s2 2s2 2p4
(B) O raio do átomo de oxigénio é superior ao raio do átomo de carbono.
no mesmo período, C antes de O...
(C) A primeira energia de ionização do oxigénio é superior à do carbono.
(D) O raio do átomo de oxigénio é superior ao raio do anião O2–.
2.5. No âmbito de um projecto sobre chuva ácida, foram medidos, a uma mesma temperatura, os
valores de pH de duas amostras de água da chuva: uma amostra da água que pingava das
agulhas de um pinheiro e outra, da água que escorria pelo tronco. Os valores obtidos estão
indicados na figura 1.
V.S.F.F.
O raio atómico tende a diminuir ao longo de um período...
A primeira energia de ionização tende a aumentar ao longo de um período...
Os iões negativos mono-atómicos têm mais electrões que os respectivos átomos,
logo devem ter maior raio...
715.V1/9
2.5.
2.5.1. (D)
Fig. 1
2.5.1. Com base na informação dada, seleccione a afirmação
8
CORRECTA.
(A) A água da chuva recolhida junto às agulhas do pinheiro é mais ácida do que a água
recolhida junto ao tronco.
(B) A água da chuva recolhida junto ao tronco do pinheiro tem menor valor de pOH do
que a água recolhida junto às agulhas.
(C) A água da chuva recolhida junto ao tronco do pinheiro tem menor concentração de
iões H3O+ do que a água recolhida junto às agulhas.
(D) A água da chuva recolhida junto às agulhas do pinheiro e a água da chuva
recolhida junto ao tronco apresentam igual valor de Kw.
2.5.2. Para confirmar o valor do pH da amostra de água da chuva recolhida junto ao tronco
do pinheiro, titulou-se um volume de 100,0 mL daquela amostra com uma solução
aquosa de concentração 0,005 mol dm–3 em hidróxido de sódio, NaOH(aq).
mais ácida...
menor pH... maior pOH...
Calcule o volume de titulante que se gastaria até ao ponto de equivalência, admitindo
que se confirmava o valor de pH da solução titulada.
Apresente todas as etapas de resolução.
715.V1/10
K w = 6 H 3 O + @ # 6 OH - @
constante para qualquer solução
aquosa (depende da temperatura)...
60
2007, 1.ª fase
2007, 1.ª fase
2.5.2.
(C) A água da chuva recolhida junto ao tronco do pinheiro tem menor concentração de
iões H3O+ do que a água recolhida junto às agulhas.
(D) A água da chuva recolhida junto às agulhas do pinheiro e a água da chuva
recolhida junto ao tronco apresentam igual valor de Kw.
2.5.2. Para confirmar o valor do pH da amostra de água da chuva recolhida junto ao tronco
do pinheiro, titulou-se um volume de 100,0 mL daquela amostra com uma solução
12
aquosa de concentração 0,005 mol dm–3 em hidróxido de sódio, NaOH(aq).
NaOH (aq)
Calcule o volume de titulante que se gastaria até ao ponto de equivalência, admitindo
que se confirmava o valor de pH da solução titulada.
volume de titulante = ?
Apresente todas as etapas de resolução.
concentração do
titulante = 0,005 mol/L
715.V1/10
volume da solução
ácida a titular = 100 mL
pH solução ácida
a titular = 3,3
concentração da solução ácida a titular:
pH = - log 6 H 3 O + @
6 H 3 O @ = 10
+
-pH
= 10 -3.3
= 5, 01 # 10 -4 mol/L
quantidade n de H3O+ em 100 mL da solução a titular:
nH
3O
+
= 5, 01 # 10 -4 mol # 0, 100 L
L
= 5, 01 # 10 -4 # 0, 100 mol
= 5, 01 # 10 -4 # 10 -1 mol
= 5, 01 # 10 -5 mol
no ponto de equivalência, tem-se:
H 3 O + (aq) + OH - (aq) ? 2 H 2 O (aq)
nH
3O
+
= n OH -
n OH - = 5, 01 # 10 -5 mol
como o NaOH é uma base forte, encontra-se praticamente todo
dissociado, pelo que a quantidade de OH- é igual à de NaOH
tendo em conta a concentração da solução titulante, podemos calcular
o volume do titulante:
0, 005 mol
5, 01 # 10 -5 mol
=
V
1L
V=
=
=
5, 01 # 10 -5 mol
0, 005 mol
1L
5, 01 # 10 -5 mol # 1 L
0, 005 mol
5, 01 # 10 -5
L
0, 005
5, 01 # 10 -5
L
5 # 10 -3
5, 01
# 10 -2 L
=
5
=
= 1, 0 # 10 -2 L
= 10 mL
2007, 1.ª fase
61
2007, 1.ª fase
2.5.3(C)
n.º de oxidação do O = -2
2.5.3. Uma das substâncias que contribuem para aumentar a acidez da água das chuvas é o
dióxido de enxofre, SO2, que, reagindo com o oxigénio atmosférico, se transforma em
8 trióxido de enxofre, SO . Além de se dissolver, este composto reage com a água que
3
circula na atmosfera, formando soluções diluídas de ácido sulfúrico, o que constitui um
dos processos de formação da «chuva ácida».
SO 2
Seleccione a alternativa que traduz correctamente a variação do número de oxidação
do enxofre (S) na referida reacção de formação do trióxido de enxofre.
(A) +2 para +6
3.
(B) +3 para 0
2SO 2 (g) + O 2 (g) " 2SO 3 (g)
n + 2 # ^ - 2h = 0
n-4 = 0
n=4
SO 3
n + 3 # ^ - 2h = 0
n-6 = 0
n=6
3.1.
(C) +4 para +6
(D) +6 para +3
3. Numa instalação solar de aquecimento de água, a energia da radiação solar absorvida na superfície
das placas do colector é transferida sob a forma de calor, por meio de um fluido circulante, para a
água contida num depósito, como se representa na figura 2.
A variação da temperatura da água no depósito resultará do balanço entre a energia absorvida e
as perdas térmicas que ocorrerem.
800 W/m2
aumento de
temperatura = 30 °C
(ao fim de 12 h)
3.1. Numa instalação solar de aquecimento de
água para consumo doméstico, os colec12 tores solares ocupam uma área total de
4,0 m2. Em condições atmosféricas
adequadas, a radiação solar absorvida por
estes colectores é, em média, 800 W / m2.
Considere um depósito, devidamente
isolado, que contém 150 kg de água.
Verifica-se que, ao fim de 12 horas, durante
as quais não se retirou água para consumo,
a temperatura da água do depósito
aumentou 30 ºC.
área = 4,0 m2
m = 150 kg
potência da radiação absorvida pelos colectores de 4,o m2:
800 W # 4, 0 m 2 = 3200 W
m2
3200 joules
3200 W =
1 segundo
Fig. 2
Calcule o rendimento associado a este
sistema solar térmico.
Apresente todas as etapas de resolução.
c (capacidade térmica mássica da água) = 4,185 kJ kg–1 ºC–1
em 12 horas, a energia absorvida pelos colectores vale:
3.2. Numa instalação solar térmica, as perdas de energia poderão ocorrer de três modos:
condução, convecção e radiação.
10
3200 J
3200 J
# 12 h =
# 12 # 3600 s
1s
1s
Explique em que consiste o mecanismo de perda de energia térmica por condução.
= 1, 38 # 10 8 J
V.S.F.F.
715.V1/11
energia que a água recebe para aumentar de temperatura,
ao fim de 12 horas:
Q = m # c # Oi
4185 J
# 30 cC
= 150 kg #
kg # cC
= 1, 88 # 10 7 J
rendimento do processo:
ren dim ento =
energia recebida pela água
# 100
energia recebida pelo colector
1, 88 # 10 7 J
# 100
1, 38 # 10 8 J
= 13, 6%
=
3.2.
62
2007, 1.ª fase
Condução térmica:
Em todos os objectos, as particulas têm energia cinética, devido aos seus múltiplos
movimentos (nomeadamente de vibração). Quando uma zona de um objecto
é aquecida, as partículas aumentam de energia cinética e agitam-se mais
intensamente, agitando também as partículas vizinhas e transferindo energia
para essas partículas.
Esta transferência de energia de umas partículas para as adjacentes ocorre sem
haver transporte de matéria e propaga-se ao longo de todo o objecto, sendo a rapidez
de propagação dependente da condutividade térmica do material de que é feito o
corpo.
2007, 1.ª fase
4.
4.1.
4. A queda de um corpo abandonado, próximo da superfície terrestre, foi um dos primeiros
movimentos que os sábios da Antiguidade tentaram explicar. Mas só Galileu, já no séc. XVII,
estudou experimentalmente o movimento de queda dos graves e o lançamento de projécteis.
Observe com atenção a figura 3, que mostra uma esfera a cair em duas situações:
velocidade em B = v0
20,0 m
g = 10 (m/s)/s
aceleração constante, para baixo
y
20,0 m
Fig. 3
como se admite que não há dissipação de energia, podemos escrever
para o percurso AB (considerando o nível 0 para energia potencial em B):
variação de energia potencial + variação de energia cinética = 0
1
2
^ 0 - m g H h + ` 2 m v B - 0j = 0
- m g H + 1 m v B2 = 0
2
- m gH
h = - 1 m v B2
2
1
g H = v B2
2
H=
Na situação I, a esfera, inicialmente em repouso, é colocada no ponto A, deslizando sem atrito
sobre a calha, até ao ponto B. No ponto B, abandona a calha, descrevendo um arco de parábola
até ao ponto C.
Na situação II, a esfera é abandonada no ponto E, caindo na vertical da mesma altura, h.
Em qualquer das situações, considere o sistema de eixos de referência representado na figura, com
origem no solo, desprezando o efeito da resistência do ar.
4.1. Considere a situação I representada na figura 3.
14
Determine a altura H, considerando que as distâncias BD e DC são iguais a 20,0 m.
Apresente todas as etapas de resolução.
4.2. Considere a situação II representada na figura 3.
4.2.1. Seleccione o gráfico que traduz correctamente a variação da energia potencial
gravítica, Ep, da esfera, em função do tempo de queda, t, até atingir o solo.
y = 20, 0 + 1 ^ - 10h t 2
2
4.2.2. Seleccione a alternativa que permite calcular o módulo da velocidade com que a esfera
atinge o solo.
(A) 2g h
(B)
x = v 0x t
y = y0 + 1 ay t2
2
x = vB t
v B2
2g
entre B e C, o corpo move-se como um projéctil lançado horizontalmente;
no referencial indicado, as equações do movimento são (considerando que
o instante inicial corresponde ao instante em que passa em B):
*
x
O
*
(C) 2
(D)
2gh
gh
gh
2
715.V1/12
quando atinge o ponto C, no instante tC, tem-se:
)
20, 0 = v B t C
0 = 20, 0 - 5 t C2
resolvendo o sistema, obtém-se:
20, 0
vB =
tC
*
20, 0 = 5 t C2
*
vB =
*
vB =
tC =
20, 0
tC
4
20, 0
= 10, 0 m/s
2
t C = 2, 0 s
portanto, a altura H vale:
H=
v B2
2g
10, 0 2
20
= 5, 0 m
=
O esquema não está, evidentemente, à escala...
(a altura H é 1/4 da altura h).
2007, 1.ª fase
63
origem no solo, desprezando o efeito da resistência do ar.
2007, 1.ª fase
4.1. Considere a situação I representada na figura 3.
Determine a altura H, considerando que as distâncias BD e DC são iguais a 20,0 m.
4.2.
4.2.1.
Apresente todas as etapas de resolução.
4.2. Considere a situação II representada na figura 3.
4.2.1. Seleccione o gráfico que traduz correctamente a variação da energia potencial
gravítica, Ep, da esfera, em função do tempo de queda, t, até atingir o solo.
Neste item há um lapso no exame, uma vez que nenhum dos gráficos representa a
resposta correcta.
8
y
O
4.2.2. Seleccione a alternativa que permite calcular o módulo da velocidade com que a esfera
8 atinge o solo.
x
(A) 2g h
(B)
(C) 2
(D)
2gh
gh
a energia potencial depende da altura y (considerando o
nível 0 de energia potencial na origem do referencial):
gh
2
Ep = m g y
715.V1/12
= m g ` y 0 + 1 a y t 2j
2
= m 10 ` y 0 + 1 ^ - 10h t 2j
2
= m 10 ^ y 0 - 5 t 2h
= 10 m y 0 - m 10 # 5 t 2
= 10 m y 0 - 50 m t 2
como m e y0 são positivos, esta função do 2.º grau
tem um primeiro termo positivo e um segundo termo
negativo (termo do segundo grau, t2), para valores positivos de t;
a função quadrática pode ser representada por uma
parábola, com concavidade para baixo quando o termo
do segundo grau é negativo:
Ep
t
4.2.2. (B)
Ep = m g h
EC = 0
Ep = 0
EC = 1 m v2
2
como se admite que não há dissipação de energia, podemos escrever
para a queda EF (considerando o nível 0 para energia potencial em F):
variação de energia potencial + variação de energia cinética = 0
1
2
^ 0 - m g hh + ` 2 m v - 0j = 0
- m g h + 1 m v2 = 0
2
- m g h = - 1 m v2
2
g h = 1 v2
2
v2 = 2 g h
64
2007, 1.ª fase
v=
2 gh
2007, 1.ª fase
4.2.3. (B)
v=0
v cada vez
maior...
g = 10 (m/s)/s
y
O
x
4.2.3. Seleccione a alternativa que apresenta os gráficos que traduzem correctamente a
variação dos valores da velocidade, v, e da aceleração, a, em função do tempo, t,
8
durante o movimento de queda da esfera.
vy é sempre negativa (aponta para baixo
e a sua magnitude é cada vez maior...)
ay = - 10 é negativa e constante...
em rigor, nos gráficos estão representadas as componentes escalares
da velocidade e da aceleração, respectivamente vy e ay, no eixo Oy
vy
vy
vy
vy
ay
ay
V.S.F.F.
715.V1/13
ay
ay
N.B.: Se nos gráficos estivessem representadas as magnitudes (ou módulos
da velocidade e da aceleração), geralmente simbolizadas respectivamente por
v e a, a opção (C) estaria correcta… o que não foi o caso, de acordo com a
chave indicada pelo Gabinete de Avaliação Educacional (GAVE).
2007, 1.ª fase
65
2007, 1.ª fase
4.3.(C)
O tempo de queda depende apenas da altura. Ou seja, quer na queda vertical
EF quer no lançamento horizontal segundo a parábola BC, o tempo de queda é
o mesmo.
4.3. Considere os tempos de permanência da esfera no ar, t1 e t2, respectivamente nas situações I e II.
8
Seleccione a alternativa que estabelece a relação correcta entre esses tempos.
(A) t1 = 2 t2
1
(B) t1 = — t2
2
velocidade em B = v0
(C) t1 = t2
20,0 m
(D) t2 = 10 t1
g = 10 (m/s)/s
y
5. Nas comunicações a longas distâncias, a informação é transmitida através de radiações
electromagnéticas que se propagam, no vazio, à velocidade da luz.
x
O
5.1. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é
constituído pelas fibras ópticas.
v=0
g = 10 (m/s)/s
v cada vez
maior...
y
O
x
20,0 m
5.1.1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte.
10
8
O princípio de funcionamento das fibras ópticas baseia-se no fenómeno da…
)
(A) … refracção da luz.
(B) … reflexão parcial da luz.
)
(C) … difracção da luz.
(D) … reflexão total da luz.
5.1.2. Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e
8 o revestimento possui um índice de refracção de 1,48.
Seleccione a alternativa que permite calcular o ângulo crítico, θc , para este tipo de fibra
óptica.
sin θc
1,53
(A) ———– = ——
sin 90º
1,48
x = vB t
)
y = y0 - 5 t2
20, 0 = v B t C
0 = 20, 0 - 5
)
20, 0 = v B t C
)
20, 0 = v B t C
'
t C2
'
x=0
y = y 0 - 5 tF2
x=0
0 = 20, 0 - 5 tF2
x=0
20, 0 = 5 tF2
x=0
'
t F = 2, 0 s
20, 0 = 5 t C2
t C = 2, 0 s
5.
1,53
sin 90º
(B) ———– = ——
1,48
sin θc
5.1.
5.1.1. (D)
sin θc
(C) ———– = 1,53 × 1,48
sin 90º
sin 90º
(D) ———– = 1,53 × 1,48
sin θc
A luz que é feita incidir no interior da fibra reflecte-se totalmente e
sucessivamente na parede da fibra.
5.1.2. (B)
715.V1/14
5.2. As microondas constituem um tipo de radiação electromagnética muito utilizado nas
telecomunicações.
10
revestimento da fibra
Indique duas propriedades das microondas que justificam a utilização deste tipo de radiação
nas comunicações via satélite.
núcleo da fibra
6. O amoníaco, NH3, obtém-se industrialmente através do processo de Haber-Bosch, fazendo reagir,
em condições apropriadas, hidrogénio e azoto gasosos. Este processo de formação do amoníaco
ocorre em sistema fechado, em condições de pressão e temperatura constantes, na presença de
um catalisador, de acordo com o equilíbrio representado pela seguinte equação química:
3 H2(g) + N2(g)
Ý
r, ângulo de refracção
meio transparente 2
índíce de refracção 1,48
meio transparente 1
índíce de refracção 1,53
i
2 NH3 (g)
6.1. O gráfico representado na figura 4 traduz a variação do valor da constante de equilíbrio, Kc,
para aquela reacção, em função da temperatura, T, no intervalo de 700 K a 1000 K.
i, ângulo de incidência (ângulo crítico, θc, neste caso)
ângulo crítico = ângulo de incidência quando o ângulo de refracção é 90°
Fig. 4
Com base na informação dada pelo gráfico, seleccione a afirmação
CORRECTA.
sin i = 1, 48
sin r
1, 53
sin ic
1, 48
=
sin 90°
1, 53
sin 90°
1, 53
=
sin ic
1, 48
(A) O aumento de temperatura favorece o consumo de H2(g) e N2(g).
(B) A diminuição de temperatura aumenta o rendimento da reacção.
(C) A constante de equilíbrio da reacção é inversamente proporcional à temperatura.
(D) A reacção evolui no sentido inverso se se diminuir a temperatura.
.
6.2. O sulfato de tetraminocobre(II) mono-hidratado, [Cu(NH3)4] SO4 H2O, (M = 245,6 g mol–1), é
um sal complexo, obtido a partir da reacção entre o sulfato de cobre(II) penta-hidratado,
CuSO4 5 H2O, e o amoníaco. Esta reacção é descrita pela seguinte equação química:
.
.
.
5.2.
CuSO4 5 H2O(s) + 4 NH3(aq) → [Cu(NH3)4] SO4 H2O(s) + 4 H2O()
A 8,0 mL de uma solução aquosa de amoníaco de concentração 15,0 mol dm–3 adicionaram-se 0,02 mol de sulfato de cobre penta-hidratado.
Calcule a massa de sal complexo que se formaria, admitindo que a reacção é completa.
Apresente todas as etapas de resolução.
FIM
V.S.F.F.
715.V1/15
66
2007, 1.ª fase
Nas comunicações via satélite utilizam-se microondas (ondas electromagnéticas
com frequência da ordem de 1 GHz a poucas centenas de GHz) porque as
ondas de algumas destas frequências não são nem absorvidas nem reflectidas
na atmosfera de modo significativo, permitindo a comunicação de sinais dos
satélites para a superfície da Terra.
5.2. As microondas constituem um tipo de radiação electromagnética muito utilizado nas
2007, 1.ª fase
telecomunicações.
6.
Indique duas propriedades das microondas que justificam a utilização deste tipo de radiação
nas comunicações via satélite.
6.1.(B)
6 NH 3 @e 2
Kc =
6 H 2 @e 3 # 6 N 2 @e
6. O amoníaco, NH3, obtém-se industrialmente através do processo de Haber-Bosch, fazendo reagir,
em condições apropriadas, hidrogénio e azoto gasosos. Este processo de formação do amoníaco
ocorre em sistema fechado, em condições de pressão e temperatura constantes, na presença de
um catalisador, de acordo com o equilíbrio representado pela seguinte equação química:
3 H2(g) + N2(g)
Ý
2 NH3 (g)
6.1. O gráfico representado na figura 4 traduz a variação do valor da constante de equilíbrio, Kc,
para aquela reacção, em função da temperatura, T, no intervalo de 700 K a 1000 K.
8
temperatura aumenta... Kc diminui
concentração do produto NH3 (numerador) diminui...
e concentração dos reagentes H2 e N2 (denominador) aumenta...
Fig. 4
Com base na informação dada pelo gráfico, seleccione a afirmação
CORRECTA.
(A) O aumento de temperatura favorece o consumo de H2(g) e N2(g).
(B) A diminuição de temperatura aumenta o rendimento da reacção.
(C) A constante de equilíbrio da reacção é inversamente proporcional à temperatura.
(D) A reacção evolui no sentido inverso se se diminuir a temperatura.
temperatura aumenta, Kc diminui, a concentração dos reagentes aumenta...
temperatura diminui, Kc aumenta, a concentração do produto e o rendimento aumentam...
falso... a relação é inversa mas não é inversamente proporcional
(para o ser era necessário que Kc × T = constante, o que não é o caso)
.
6.2. O sulfato de tetraminocobre(II) mono-hidratado, [Cu(NH3)4] SO4 H2O, (M = 245,6 g mol–1), é
um sal complexo, obtido a partir da reacção entre o sulfato de cobre(II) penta-hidratado,
14 CuSO 5 H O, e o amoníaco. Esta reacção é descrita pela seguinte equação química:
4
2
.
.
.
CuSO4 5 H2O(s) + 4 NH3(aq) → [Cu(NH3)4] SO4 H2O(s) + 4 H2O()
A 8,0 mL de uma solução aquosa de amoníaco de concentração 15,0 mol dm–3 adicionaram-se 0,02 mol de sulfato de cobre penta-hidratado.
Calcule a massa de sal complexo que se formaria, admitindo que a reacção é completa.
Apresente todas as etapas de resolução.
FIM
temperatura diminui, Kc aumenta, concentração
do produto aumenta (reacção directa)...
V.S.F.F.
715.V1/15
6.2.
1 mol
4 mol
1 mol
8,0 mL
4 mol
massa molar = 245,6 g/mol
15,0 mol/dm3
0,02 mol
0,12 mol
quantidade de amoníaco presente no volume de 8,0 mL:
8, 0 mL #
15, 0 mol
15, 0 mol
= 8, 0 1 dm 3 #
1000
dm 3
dm 3
8, 0 # 15, 0
=
mol
1000
= 0, 12 mol
o reagente limitante é o sulfato de cobre (II) penta-hidratado
(é necessário 1 mol por cada cada 4 mol de amoníaco e apenas há
0,02 mol para 0,12 mol)
se a reacção for completa, a partir de 0,02 mol de sulfato de cobre (II)
penta-hidratado forma-se igual quantidade de sal complexo
(sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado):
1 mol de CuSo 4 $ 5 H 2 O
0, 02 mol
=
1 mol de Cu^ NH 3h4 So 4 $ H 2 O
n
n = 0, 02 mol
a massa de 0,02 mol de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado vale:
0, 02 mol #
245, 6 g
= 0, 02 # 245, 6 g
mol
= 4, 9 g
2007, 1.ª fase
67