fisica_e_quimica_exames_resolvidos_2010-2006[1]

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Física e Química 11.º ano

Exames Resolvidos 2010-2006

CARLOS JORGE CUNHAFILIPA GODINHO SILVAVITOR DUARTE TEODORO



TÍTULOFísica e Química 11.º ano, Exames Resolvidos 2010-2006

AUTORESCarlos Jorge Cunha, Filipa Godinho Silva, Vítor Duarte Teodoro

ILUSTRAÇÃOVitor Duarte Teodoro. Foto da capa: Shutterstock

CAPA E ARRANJO GRÁFICO

Vítor Duarte Teodoro

PRÉ-IMPRESSÃOPLÁTANO EDITORA

IMPRESSÃOGRAFO

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1.ª Edição DE-3000-0111 – Abril 2011 • ISBN 978-972-650-907-3

Em 1959, numa conferência célebre com o título There’s Plenty of Room at the Bottom (Há imenso espaçolá em baixo), Richard Feynman considerou a possibilidade de manipulação directa de átomos e moléculas.Essa possibilidade está a tornar-se realidade e a abrir novas perspectivas não apenas à Física, à Química eàs Ciências dos Materiais em geral mas também à Biologia, à Medicina, à Electrónica e a muitas outras áreascientícas (ver http://en.wikipedia.org/wiki/There’s_Plenty_of_Room_at_the_Bottom).Nas fotos acima: uma pequena esfera de chumbo (dos cartuchos de caça), ampliada 24 vezes e ampliada9000 vezes. Origem das fotos: Laboratório de Nanofabricação do Departamento de Ciência dos Materiais,Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (http://www.fct.unl.pt).



Exames Resolvidos

2010 - 1.ª fase 12

2010 - 2.ª fase 18

2009 - 1.ª fase 26

2009 - 2.ª fase 34

2008 - 1.ª fase 42

2008 - 2.ª fase 502007 - 1.ª fase 58

2007 - 2.ª fase 68

2006 - 1.ª fase 76

2006 - 2.ª fase 86

PREFÁCIO

Este pequeno livro (pequeno porque tem relativamente poucas páginas mas grandeem formato... para poder ter lado a lado o enunciado dos exames e as respectivasresoluções) tem as resoluções de todos os exames do actual programa de Física eQuímica A do Ensino Secundário.

Assumiu-se que as respostas foram escritas por um(a) aluno(a) “cuidadoso(a)”,que seguia as sugestões que apresentamos sobre resolução de itens de examena página a seguir. Por vezes, em alguns itens, são adicionados comentários ouesclarecimentos feitos por um(a) professor(a), igualmente “cuidadoso(a)” em darsentido às respostas.

Os exames de Física e Química A do 11.º ano são geralmente conhecidos comoexames difíceis. Estas resoluções permitem a alunos, professores e outros membrosda comunidade educativa avaliar se são ou não de facto difíceis.

Para facilitar o acesso ao livro, este está também disponível gratuitamente emformato PDF no endereço http://cne.fct.unl.pt/pages/examesfq , com restriçãode impressão. Esperamos que assim possa ser útil ao maior número possível dealunos e de professores.

Os autores.



4

Algumas sugestões (importantes

Ler com atenção...e fazer um (bom!) esquema...

Estimar a solução...

1.4.2

Massa do precipitadode cloreto de prata AgCl = 0,85 g

Massa molar do cloretode prata AgCl = 143,32 g/mol

Massa molar da prata Ag = 107,87 g/mol

Massa de prata em 0,85 g de cloreto de prata AgCl:

No cloreto de prata AgCl há 1 mol de Ag+ para 1 mol de Cl–

Massa de prata nos 1000 cm3 de solução em que se diluiu a moeda:

massa da moeda = 14,10 g(prata, cobree níquel)

solução com os metaisda moeda dissolvidos

,.

,

,. ,

,

,

gg

gm

m

,

, gg g

g

g

143 32 107 87

0 85

143 32 107 87 0 85

0 6397

0 64

#

=

=

=

=

1000 cm3

100 cm3

10 0,640 6,40g g# =

Percentagem de prata, em massa, na moeda:

, ,

100 45,39% 45%gg

14 106 40

# = =

10 1

20

:

2.2.3

Distância d do satélite ao solo:

Terra


Cálculo do tempo t que demora o sinal a chegar ao receptor na Terra, tendoem conta que se propaga à velocidade da luz, c:

Como sabemos a velocidade do satélite, podemos calcular o raio da sua órbita:

r d

= r – 6,4 # 106 m

d = raio da órbita do satélite – raio da Terra

, / ,

, ,

, m

v tempo que demora a percorrer a volta completa

dist ncia percorrida numa voltacompleta

v hraio

m ss

r

mr

r

12 2

3 87 10 12 3600

2 3 1416

2 3 14163 87 10 12 3600

2 66 10

â

3

3

7

# #

##

# #

#

# # #

#

r

=

=

=

=

=

3,87 10 / v m s3#=

, ,

, ,

, ,

( , , )

,

d m m

m m

m m

m

m

2 66 10 6 4 10

2 66 10 6 4 10 10 10

2 66 10 0 64 10

2 66 0 64 10

2 02 10

7 6

6 7

7 7

7

7

# #

# # #

# #

#

#

= -

= -

= -

= -

=

, / ,

,

v td

t v d

m sm

s

3 0 10 2 02 10

0 067

8

7

#

#

=

=

=

=

f .

10

f .

Ler a questão não é a mesma coisaque olhar para as “letras”! Ler éum processo activo: sublinha-se,regista-se, selecciona-se,esquematiza-se.

O esquema pode representar objectose quantidades, sempre que possível respeitando as respectivas proporções,de modo aproximado.

Por vezes, pode ser útil fazer umesquema com várias fases (e.g., antese depois; num tipo de situação enoutro tipo; etc.)

Estimar um valor aproximado paraa solução é fundamental para estar atento a qualquer lapso ou erro. Porexemplo, neste item, o tempo quedemora o sinal a chegar à Terra temde ser “muito pequeno”. Não fariaqualquer sentido se fosse da ordem degrandeza de dezenas de segundos ouqualquer outro valor superior...



Separar em fases...e explicar o raciocínio...

Analisar a solução para ver se “faz sentido”...

para a resolução de itens de exames

5

5.1.

V = 1,00 dm3

0,500 mol de N 2

início no equilíbrio

Relação entre as quantidades das diversas espécies químicas no equilíbrio:

O reagente limitante é o H 2 , porque devia haver 3 mol de H 2 por cada mol de N 2(no início, para 0,500 mol de N 2 devia haver 3 # 0,5 mol = 1,5 mol de H 2e só há 0,800 mol).

Se todo o H 2 tivesse reagido, a quantidade de NH 3 que se deveria formar seria:

(esgotar-se-ia!)

Portanto, se a reacção fosse completa, teríamos:

Como se formou apenas 0,150 mol de NH 3 , o rendimento da reacção (percentagemde produto que se obtém face ao máximo que se poderia obter se a reacção

fosse completa) é:

1 mol 3 mol 2 mol

0,800 mol de H 2

V = 1,00 dm3

? mol de N 2

? mol de H 2

0,150 mol de NH 30 mol de NH 3

0,533 mol0,00 mol<0,500 mol

,

,

,

mol deNH

mol deH

n

n

mol

2

3 0 800

0 8003

2

0 5333

3

2

#

=

=

=

, ,

100 28, 1%mol

mol0 53330 150

# =

( ) 3 ( ) 2 ( )N g H g NH g 2 2 3"+

Na realidade, no equilíbrio, tem-se:

0,150 mol

(quantidade adequadaao valor da constantede equilíbrio)

( ) 3 ( ) 2 ( )N g H g NH g 2 2 3?+

10

:

4.5.2.

velocidade de lançamento = 20 m/s

velocidadequando atinge a água = ?

componente horizontal da velocidade = constan

componente vertical da velocidade:cada vez maior, para baixo

aceleração = 10 (m/s)/s

50 m de altura

água

alcance

referencial em que seescrevem as equaçõesdo movimento

instante inicial = instante de lançamento

equações das coordenadas do objecto,no referencial indicado:

quando atinge o solo, tem-se:

ao fim de 3,16 s,as componentes da velocidade valem:

a magnitude da velocidade é, pois:

equações das componentes escalarda velocidade do objecto,no referencial indicado:

x t

y t

20

50 2 1 10 2

=

= + -^ h*

O x

y

,

alcance t

t

alcance t

t

alcance t

t s

20

0 50 2 1 10

20

50 5

20

3 16

solo

solo

solo

solo

solo

solo

2

2

=

= + -

=

=

=

=

^ h*)

)

v

v t

20

10 x

y

=

=-)

, ,

v

v

20

10 3 16 31 6 x

y #

=

=- =-)

, 37,4 /sm v 20 31 6 2 2= + =

15

f .

Alguns problemas exigem adeterminação de valores intermédios.É sempre útil identicar as diversasfases de cálculo, explicando de modosimples o que se faz em cada fase.Escrever (tal como esquematizar!)ajuda a pensar... e pensarcorrectamente é sempre algo muito

útil!

Uma vez obtida uma solução, esta deveser analisada para ver se é coerente com oresultado já estimado e se está expressa nasunidades adequadas. Não esquecer: nunca seresolve um problema... sem “saber previamentea solução”, claro que de modo aproximado!

Ou seja, deve-se sempre vericar se o valorobtido não é disparatado! Por exemplo, nesteproblema, a velocidade no solo tem de sermaior do que no balão… mas não pode ser “muito maior” porque a altura do balão não é

“muito elevada”.



6

Química 10.º ano Química 10.º ano Física 10.º ano

U1Das estrelas ao átomo

U2Na atmosfera da Terra: radiação,

material e estrutura

U1Do Sol ao aquecimento

U2Energia em movimen

20101

4.1 EMd (5)(congurações electrónicas)

4.2 RR (10)(relacionar energia de ionização deelementos do mesmo período da TP)

6.1 EMd (5)(incerteza da medida)

4.3 EMd (5)(energia de ligação)

4.4 RC (5)(representar moléculas com notaçãode Lewis)

4.5 RC (5)(volume molar, análise de grácos)

5.4 EMd (5)(reacções na atmosfera)

5.5 RR (10)(características dos CFC)

1.5 EMc (5)(a energia no aquecimento/arrefeci-mento de sistemas)

2.5 RR (15)(transferência de calor por convec-ção)

1.4 EMd (5)(conservação de energia me

2.3 RR (10)(trabalho realizado pela forçatica)

2.4 C (10)(trabalho realizado por forçaconservativas)

20102

2.3 RC (5)(conguração electrónica)

2.4 RR (10)(relacionar raio atomico de elementos

do mesmo período da TP)3.1.2 EMd (5)(interpretação de grácos; ponto deebulição)

3.2 RC (5)(densidade)

1.3 C (10)(volume de gases e quantidade quí-mica)

1.5 EMd (5)

(fórmula de estrutura de compostosorgânicos)

4.4 EMd (5)(ligação covalente)

3.1.1 RR (10)(análise de grácos, capacidade tér-mica mássica)

3.3 RC (5)

(balanço energético; utilização demáquina calculadora para regressãolinear)

3.4 RC (5)(condutividade térmica)

4.2 EMd (5)(energia interna de sistemas isola-dos)

5.2 EMc (5)(potência em painéis fotovoltaicos)

5.1.1 C (10)(trabalho de forças não consvas)

5.1.2 EMd (5)

(não conservação de energianica)

5.1.3 EMd (5)(trabalho realizado pela forçatica)

2009

1

1.1 EMd (5)(transições electrónicas)

1.2 RR (10)(espectro de absorção)

1.3 RR (10)(espectro dos elementos)

1.4 EMd (5)

(reacções nucleares)1.5.1 EMd (5)(relacionar energia de ionização deelementos do mesmo período da TP)

1.5.2 RR (5)(constituição atómica)

5.4 RC (5)(nomenclatura de compostos orgâ-nicos)

6.1.2 C (10)(concentração de uma solução)

6.2.3 C (10)(concentração e diluição)

5.2.1 C (20)(energia transferida sob a forma decalor, rendimento)

5.2.2 EMd (5)(capacidade térmica mássica)

3.1 EMd (5)(relacionar valores de energitica)

3.2 EMd (5)(relacionar valores de energicial)

3.4 EMc (5)(trabalho realizado pela força

tica)3.5 EMd (5)(variação de energia cinética

3.6 RR (10)(relacionar valores de energitica)

20092

4.1 EMd (5)(espectro do átomo de hidrogénio)

4.2 EMc (5)(energia de ionização do átomo dehidrogénio)

4.3 C (10)(transição electrónica em átomos deH)

1.3.1 EMc (5)(concentrações de iões em solução)

1.3.2 EMc (5)(concentração)

1.4.2 C (20)(concentração mássica)

3.1 RC (5)(mecanismo de transferência deenergia)

3.2 RC (5)(condutividade térmica)

3.3 EMc (5)(relacionar condutividade térmica demetais

3.4 EMd (5)(relacionar temperatura e compri-

mento de onda de uma radiação)

6.2 EMd (5)(bola saltitona, trabalho expetal)

6.3 RR (10)(não conservação de energianica)

6.4 C (10)(bola saltitona, trabalho expetal)

20081

2.1 EMd (5)(conguração electrónica e númerosquânticos)

6.1 EMd (5)(valor mais provável)

6.2 C (20)(determinar densidade de um sólido)

6.3 EMd (5)(medição directa e indirecta)

2.2.1 EMd (5)(volume de gases)

2.2.2 C (10)(volume molar e número de molécu-las)

4.1 EMd (5)(painel fotovoltaico)

4.2 RR (10)(efeito da absorção da radiação natemperatura)

5.1 EMd (5)(condutividade e capacidade térmica)

5.2 C (10)(capacidade térmica mássica)

3.1.1 EMc (5)(relacionar valores de energicial)

3.1.2 EMd (5)(conservação de energia me

3.1.3 EMd (5)(trabalho realizado pela forçatica)

Itens dos exames de 2010 a 2006, por Unidade de Ensino

Classicação dos itens (entre parêntesis, a respectiva cotação na escala de 0 a 200):

RR, resposta restrita (elaboração de um texto)EMc, escolha múltipla, com cálculoEMd, escolha múltipla, directaRC, resposta curtaC, cálculoVF, verdadeiro-falso




U1Produção e controlo: a síntese

industrial do amoníaco

U2Da atmosfera ao Oceano: solu-

ções da Terra e para a Terra

U1Movimentos na Terra e no Espaço

U2Comunicações

20101

5.1 C (10)(equílibrio químico)

5.2 RC (5)(calculadora gráca)

5.3 EMd (5)(princípio de Le Chatelier)

6.2.1 cálculo (20)(titulação)

6.2.2 RR (10)(indicadores)

1.1 RC (5)(força e aceleração gravítica)

1.2 EMd (5)(força e aceleração gravítica)


2.1 EMd (5)(interpretar grácos)

2.2 EMd (5)(1.ª lei de Newton)

1.6 EMd (5)(reexão de ondas)

3.1 EMd (5)(linhas de campo magnético)

3.2 EMd (5)(acção de campo magnético agulhas magnéticas)

3.3 RC (5)(experiência de Oersted)

3.4 C (10)(análise de grácos, comprimonda)

20102

2.2 C (10)(cálculos estequiométricos)

4.1 RR (15)

(principio de Le Chatelier)4.3 EMc (5)(energia de ligação)

1.1 RC (5)(acidez da água do mar)

1.2 EMc (7)

(relacionar pH com concentração deH3O+)

1.4 EMd (5)(conservação de massa numa reac-ção química)

2.1 EMc (5)(solubilidade)

2.5 RC (5)(poder redutor dos metais)

6.1.1 RR (10)(movimentos rectílineos acelerados euniformes)

6.1.2 C (20)(determinação do valor de g)


3.5 EMc (5)(velocidade de propagação dção)

5.3 RR (10)(propagação de um sinal son

2009

1

5.1 EMd (5)(reacções completas)

5.3 EMd (5)(números de oxidação)

6.1.1 EMd (5)(pares ácido-base conjugados)

6.1.2 C (10)(concentração de soluções e pH)

6.2.1 EMd (5)(seleccionar material de laboratório)

6.2.2 RR (10)(seleccionar indicadores)

3.3 EMd (5)(resultante de forças)

4.1 EMd (5)(análise de gráco de movimento)

4.2 RR (10)(trabalho experimental, forças emovimento)

4.3 RR (20)(trabalho experimental, forças emovimento)

2.1 C (10)(análise de gráco, lei de Sn

2.2 RR (10)(difracção da radiação)

20092

1.4.2 C (20)(cálculo estequiométrico)

5.1 C (10)(cálculo estequiométrico, rendimento)

5.2 EMd (5)(principio de Le Chatelier)

1.1 EMd (5)(mineralização e desmineralizaçãodas águas)

1.2 RR (20)(mineralização e desmineralizaçãodas águas)

1.4.1 RC (5)(poder redutor dos metais)

2.1 EMd (5)(análise de grácos, movimentos)

2.2.1 RR (10)(GPS)

2.2.2 EMc (5)(velocidade de um satélite do sistemaGPS)

2.2.3 C (10)(movimento de um satélite do siste-ma GPS)

6.1 RC (5)(trajectória, trabalho experimental)

2.3 EMd (5)(características da radiação)

2.4 EMd (5)(modulação em amplitude)

2.5 RC (5)(força electromotriz, análise co)

2.6 EMd (5)(propagação do som)

20081

1.4 C (20)(cálculo estequiométrico)

2.3.1 EMc (5)(quociente de reacção)

2.3.2 RR (10)(principio de Le Chatelier)

1.1 RC (5)(espécie redutora)

1.2 EMd (5)(formação de ácidos por dissoluçãode gases)

1.3 EMc (5)(determinação de pH)

3.1.4 C (20)(equações do movimento)

3.2 VF (10)(movimento do pára-quedista, veloci-dade terminal)

4.3.1 RR (20)(bras ópticas)

4.3.2 EMd (5)(refracção da luz)






8


U1

Das estrelas ao átomo

U2

Na atmosfera da Terra: radiação,material e estrutura

U1

Do Sol ao aquecimento

U2

Energia em movimen

20082

3.2.1 EMd (5)(propriedades químicas de elementosna TP)

3.2.2 RR (20)(espectro do átomode hidrogénio)

4.1.1 RC (5)(incerteza de leitura)

4.1.2 EMd (5)(trabalho experimental)

4.3.2 EMd (5)(seleccionar material)

4.2 C (10)(concentração)

4.3.1 EMc (5)(concentração e diluição)

1.2 RC (5)(efeito estufa)

1.3 EMd (5)(albedo)

6 C (20)(transferências de energia e trabalhoda força gravítica)

2.3 C (20)(não conservação de energianica)

6 C (20)(transferências de energia e da força gravítica)

20071

1.1 RR (10)(reacções nucleares)

1.2 EMd (8)(espectros das estrelas)

2.4 EMd (8)(conguração electrónica...)

2.1 EMc (8)(concentração e volume molar)

2.2 RR (12)(CFC e destruição do ozono)

2.3 VF (10)(ligação química)

3.1 C (12)(rendimento de um painel solar)

3.2 RR (12)(mecanismo de condução)

4.2.1 EMc (5)(conservação de energia me

4.2.2 EMd (8)(conservação de energia me

20072

2.2.1 EMd (8)(conguração electrónica e númerosquânticos)

2.2.2 EMd (8)(transições electrónicas no átomo dehidrogénio)

2.2.3 EMd (8)(energia de remoção)

2.2.4 RR (10)

(energia de ionização ao longo de umgrupo da TP)

1.1 RR (10)(energias renováveis)

1.2 EMd (8)(efeito estufa)

3.1 EMd (8)(trabalho da força gravítica)

3.2 EMc (8)(conservação de energia me

3.3 C (14)(não conservação de energianica)

20061

1.6 VF (8)(tabela periódica)

1.1 EMc (7)(concentração)

1.4 C (15)(concentração)

3.3 EMc (7)(número de moléculas)

3.5 EMd (7)(geometria molecular)

4.1 EMc (7)(variação de energia potencitica)

4.2 C (15)(variação de energia potencica e equações do movimento

4.5 RR (8)(força de atrito)

20062

1.1 EMd (7)(origem do universo)

1.2 EMd (7)(Big Bang)

1.3 EMd (7)(reacções nucleares)

1.4.3 RR (14)(espectro dos elementos)

1.5 VF (8)(efeito fotoeléctrico)

2.2.1 EMc (7)(concentração)

1.4.1 RC (6)(lei de Wien)

1.4.2 EMc (7)(lei de Wien)

1.6 C (15)(painéis fotovoltaicos)

4.5.3 EMd (7)(conservação e não conservaenergia mecânica)







U1

Produção e controlo: a sínteseindustrial do amoníaco

U2

Da atmosfera ao Oceano: solu-ções da Terra e para a Terra

U1

Movimentos na Terra e no Espaço

U2

Comunicações

20082

3.1.1 EMd (5)(restabelecimento de um equilíbrioquímico)

3.1.2 C (10)(constante de equilíbrio)

3.2.3 EMd (5)(identicar ácidos e bases)

5.1 EMc (5)(solubilidade)

5.2 C (10)(pH e concentração)

1.4 EMc (5)(força gravitacional)

1.5 EMd (5)(velocidade vs tempo de queda emdois planetas)

2.1 EMd (5)(par acção-reacção, 3.ª lei deNewton)

2.2 VF (10)(movimento circular uniforme, movi-mento de satélites)

1.1 RR (10)(propagação do som)

2.4.1 EMd (5)(força electromotriz)

2.4.2 RR (10)(modulação de um sinal eléc

20071

6.1 EMd (8)(equilíbrio químico)

6.2 C (1)(cálculo estequiométrico)

2.5.1 EMd (8)(acidez da água)

2.5.2 cálculo (12)(titulação)

2.5.3 EMd (8)(números de oxidação)

4.1 C (14)(lançamento horizontal)

4.2.3 EMd (8)(grácos v e a vs tempo)

4.3 EMc (8)(equações de movimento)

5.1.1 EMd (8)(funcionamento das bras óp

5.1.2 EMc (8)(refracção)

5.2 RR (10)(propriedades das microonda

20072

2.1 C 12(cálculo estequimétrico)

6.1.1 C 14(pH)

6.1.2 RR 10(carácter químico de sais)

6.2 EMc 8(solubilidade)

6.3 EMd 8(pares ácido-base)

6.4 EMd 8

(oxidação-redução)

4.1 EMc (8)(força gravitacional)

4.2 EMd (8)(velocidade vs tempo de queda emdois planetas)

4.3 C (12)(movimento circular uniforme, movi-mento de satélites)

5.1 VF (10)(propagação do som)

5.2 RR (12)(funcionamento do microfone

5.3 EMd (8)(modulação)

20061

3.1 EMd (7)(princípio de Le Chatelier)

3.2 C (12)(constante de equilíbrio)

3.4 RR (14)(equilíbrio químico, processo de Ha-ber Bosch)

1.2 EMd (7)(mineralização e desmineralizaçãodas águas)

1.3.1 RR (10)(mineralização e desmineralizaçãodas águas)

1.3.2 RR (8)(mineralização)

1.5 EMd (7)(conservação de massa numa reac-ção química)

2.1 C (12)(equações de movimento)

4.2 C (15)(variação de energia potencial gravíti-ca e equações do movimento)

4.3 C (12)(aceleração centrípeta)

4.4 EMd (7)(aceleração vs distância percorrida,análise de grácos)

4.6 RR (14)(lei do trabalho-energia)

2.2 RR (9)(características das ondas sodas ondas electromagnéticas

2.3 EMd (7)(movimento harmónico)

20062

2.1.1 RR (12)(pH)

2.1.2 EMd (7)(reacções de oxidação-redução)

2.2.2 C (15)(k w e solubilidade)

3.1 EMd (7)(titulação ácido-base)

3.2 selecção (8)(selecção de material para titulação)

4.1 RR (10)(satélites geoestacionários)

4.2 EMd (7)(gravitação)

4.3 EMd (7)(gravitação, satélites geoestacioná-rios)

4.4.1 C (8)(movimento circular uniforme)

4.4.2 C (12)(força gravitacional)

4.5.2 C (15)(lançamento horizontal)

4.5.1 EMc (7)(refracção)






TABELA DE CONSTANTES

FORMULÁRIO

• Conversão de temperatura (de grau Celsius para kelvin) ......................................... T = θ + 273,15T – temperatura absoluta (temperatura em kelvin)

θ – temperatura em grau Celsius

• Densidade (massa volúmica) ............................................................................................. ρ =m – massa

V – volume

• Efeito fotoeléctrico .............................................................................................................. E rad = E rem +

E rad – energia de um fotão da radiação incidente no metalE rem – energia de remoção de um electrão do metal

E c – energia cinética do electrão removido

• Concentração de solução ................................................................................................... c =

n – quantidade de soluto

V – volume de solução

• Relação entre pH e concentração de H3O+ ..................................................................... pH = –log Ö[H3

• 1.ª Lei da Termodinâmica .................................................................................................. ∆U = W +Q +R

∆U – variação da energia interna do sistema (também representada por ∆ E i)

W – energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de trabalhoQ – energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de calorR – energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de radiação

• Lei de Stefan-Boltzmann ...................................................................................................... P = e σ AT 4

P – potência total irradiada por um corpo

e – emissividade

σ – constante de Stefan-BoltzmannA – área da superfície do corpo

T – temperatura absoluta do corpo

• Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variaçãoda sua temperatura ............................................................................................................. E = mc ∆T

m – massa do corpo

c – capacidade térmica mássica do material de que é constituídoo corpo

∆T – variação da temperatura do corpo

• Taxa temporal de transmissão de energia como calor.............................................. = k ∆

Q – energia transferida através de uma barra como calor,no intervalo de tempo ∆t

k – condutividade térmica do material de que é constituída a barra

A – área da secção recta da barra

– comprimento da barra

∆T – diferença de temperatura entre as extremidades da barra

• Trabalho realizado por uma força constante, F →

, que actua

sobre um corpo em movimento rectilíneo...................................................................... W = Fd cosα

d – módulo do deslocamento do ponto d e aplicação da força

α – ângulo definido pela força e pelo deslocamento

A–—

Q –— ∆t

n –— V

m –— V

Velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,00 × 108 m s−1

Módulo da aceleração gravítica de um corpo junto

à superfície da Terrag = 10 m s−2

Massa da Terra M T = 5,98 × 1024 kg

Constante de Gravitação Universal G = 6,67 × 10−11 N m

Constante de Avogadro N A = 6,02 × 1023 mol

Constante de Stefan-Boltzmann σ = 5,67 × 10−8 W m−

Produto iónico da água (a 25 °C) K w = 1,00 × 10−14

Volume molar de um gás (PTN)V m = 22,4 dm

3

mol

−1

Prova Escrita de Física e Química A

10.º e 11.º Anos de Escolaridade

Prova 715/1.ª Fase 16 Páginas

Duração da Prova: 120 minutos. Tolerância: 30 minutos.

2010

VERSÃO 1

Na sua folha de respostas, indique de forma legível a versão da prova. A ausência desta indicação implica a classificação com zero pontos das respostas aos itens de

escolha múltipla.

Utilize apenas caneta ou esferográfica de tinta indelével, azul ou preta.

Utilize a régua, o esquadro, o transferidor e a máquina de calcular gráfica sempre que for

necessário.

Não é permitido o uso de corrector. Em caso de engano, deve riscar, de forma inequívoca, aquilo

que pretende que não seja classificado.

Escreva de forma legível a numeração dos itens, bem como as respectivas respostas. As

respostas ilegíveis ou que não possam ser identificadas são classificadas com zero pontos.

Para cada item, apresente apenas uma resposta. Se escrever mais do que uma resposta a um

mesmo item, apenas é classificada a resposta apresentada em primeiro lugar.

Para responder aos itens de escolha múltipla, escreva, na folha de respostas:

• o número do item;

• a letra que identifica a única opção correcta.

Nos itens de resposta aberta de cálculo, apresente todas as etapas de resolução, explicitando

todos os cálculos efectuados e apresentando todas as justificações e/ou conclusões solicitadas.

As cotações dos itens encontram-se no final do enunciado da prova.

A prova inclui uma tabela de constantes na página 2, um formulário nas páginas 2 e 3, e uma

Tabela Periódica na página 4.



Energia cinética de translação ........................................................................................... E c = mv 2

m – massa

v – módulo da velocidade

Energia potencial gravítica em relação a um nível de referência ........................... E p = m g h

m – massa

g – módulo da aceleração gravítica junto à superfície da Terra

h – altura em relação ao nível de referência considerado

Teorema da energia cinética............................................................................................... W = ∆E c

W – soma dos trabalhos realizados pelas forças que actuam num corpo,

num determinado intervalo de tempo

∆E c – variação da energia cinética do centro de massa do corpo, no mesmo

intervalo de tempo

Lei da Gravitação Universal ............................................................................................... F g = G

F g – módulo da força gravítica exercida pela massa pontual m 1 (m 2)

na massa pontual m 2 (m 1)G – constante de gravitação universal

r – distância entre as duas massas

2.ª Lei de Newton ................................................................................................................... F →

=ma →

F →

– resultante das forças que actuam num corpo de massa m

a →

– aceleração do centro de massa do corpo

Equações do movimento unidimensional com aceleração constante ......................... x = x 0+ v 0 t + at 2

x – valor (componente escalar) da posição v = v 0 + at

v – valor (componente escalar) da velocidade

a – valor (componente escalar) da aceleração

t – tempo

Equações do movimento circular com aceleração de módulo constante ............ a c =

a c – módulo da aceleração centrípeta

v – módulo da velocidade linear v =

r – raio da trajectória

T – período do movimento ω =

ω – módulo da velocidade angular

Comprimento de onda ......................................................................................................... λ =

v – módulo da velocidade de propagação da onda

f – frequência do movimento ondulatório

Função que descreve um sinal harmónico ou sinusoidal .......................................... y =A sin(ω t )

A – amplitude do sinal

ω – frequência angular

t – tempo

Fluxo magnético que atravessa uma superfície de área A em que existe um

campo magnético uniforme B →

........................................................................................ Φ m= B A cosα

α – ângulo entre a direcção do campo e a direcção perpendicular à superfície

Força electromotriz induzida numa espira metálica ................................................. |ε i| =

∆Φ m – variação do fluxo magnético que atravessa a superfície delimitadapela espira, no intervalo de tempo ∆t

Lei de Snell-Descartes para a refracção ........................................................................ n 1 sinα 1 = n 2 sinα 2n 1, n 2 – índices de refracção dos meios 1 e 2, respectivamente

α 1, α 2 – ângulos entre as direcções de propagação da onda e da normal

à superfície separadora no ponto de incidência, nos meios 1 e 2,

respectivamente

|∆Φ m|–––——

∆t

v –—

f

2π––— T

2π r ––— T

v 2–— r

1–2

m 1 m 2–—–—

r 2

1–—2

TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS

55

Cs132,91

56

Ba137,33

57-71

Lantanídeos

72

Hf 178,49

73

Ta180,95

74

W183,84

75

Re186,21

76

Os190,23

77

Ir 192,22

78

Pt195,08

79

Au196,97

80

Hg200,59

81

T204,38

82

Pb207,21

83

Bi208,98

84

Po[208,98]

37

Rb85,47

38

Sr 87,62

39

Y88,91

40

Zr 91,22

41

Nb92,91

42

Mo95,94

43

Tc97,91

44

Ru101,07

45

Rh102,91

46

Pd106,42

47

Ag107,87

48

Cd112,41

49

In114,82

50

Sn118,71

51

Sb121,76

52

Te127,60

19

K39,10

20

Ca40,08

21

Sc44,96

22

Ti47,87

23

V50,94

24

Cr 52,00

25

Mn54,94

26

Fe55,85

27

Co58,93

28

Ni58,69

29

Cu63,55

30

Zn65,41

31

Ga69,72

32

Ge72,64

33

As74,92

34

Se78,96

11

Na22,99

12

Mg24,31

13

A26,98

14

Si28,09

15

P30,97

16

S32,07

3

Li6,94

4

Be9,01

5

B10,81

6

C12,01

7

N14,01

8

O16,00

1

H1,01

90

Th232,04

91

Pa231,04

92

U238,03

93

Np[237]

94

Pu[244]

95

Am[243]

96

Cm[247]

97

Bk[247]

98

Cf [251]

99

Es[252]

100

Fm[257]

101

Md[258]

102

No[259]

58

Ce140,12

59

Pr 140,91

60

Nd144,24

61

Pm[145]

62

Sm150,36

63

Eu151,96

64

Gd157,25

65

Tb158,92

66

Dy162,50

67

Ho164,93

68

Er 167,26

69

Tm168,93

70

Yb173,04

87

Fr [223]

88

Ra[226]

89-103

Actinídeos

105

Db[262]

104

Rf [261]

107

Bh[264]

108

Hs[277]

109

Mt[268]

Número atómico

Elemento

Massa atómica relativa

110

Ds[271]

111

Rg[272]

89

Ac[227]

57

La138,91

106

Sg[266]

1

2

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16



2010, 1.ª fase

2010, 1.ª fase12

1.

1.1.

1.º parágrafo: “(...) na Lua (onde a atmosfera é praticamente inexisten

1.2. (D)Se for possível desprezar a força de resistência exercida nos corpomovimento pelos gases da atmosfera (no caso da Lua, a atmosferapraticamente inexistente...), a aceleração da gravidade é constantpara todos os objectos, se a queda for de pequena altura. É, por isindependente da forma do objecto e da sua massa.

1.3. (A)O objecto que tem maior massa é mais pesado... mas a aceleraçãé a mesma.

1.4. (B)

h

g

sem resistência do “ar”...

E m v 2 1

c 2=

0Ec =

0E p =

E m g h p =

(se não houver dissipação de energia)

energia mecânica no topo = energia mecânica no solo

â 0energia mec nica m= +

âenergia mec nica m v 2 1 2= +

0 0m g h m v 2 1 2

+ = +

1.5. (B)

espessura l espessura l A

condutividade térmica k A = 1,2 condutividade térmica k B =

submetidas à mesma diferença de temperatura = ΔT

energia transferida por unidade de tempo através da camada A

comparando valores, vem:

Portanto, a taxa de transmissão de energia na camada B é aproximadam4 vezes maior do que na camada A.

energia transferida por unidad tempo através da camada B

camada B

área Aárea A

camada A

tQ k

l A T

camadaA A AO

O=` j tQ k

l A T

camadaB B BO

O=` j

, tQ

l A T 1 2

camadaA AOO=` j t

Q l

A T 10 2camadaB AO

O=` j

,

,

,

,

,

tQ tQ

l A T

l A T

t

Q tQ

tQ tQ

tQ

tQ

tQ

tQ

10 2

1 2

10 2

1

1 2 1 1

5 1 2

1 2 5

4 17

camadaB

camadaA

A

A

camadaB

camadaA

camadaB

camadaA

camada A camada B

camada A camada B

#

#

O

O

O

O

O

O

O

O

O O

O O

=

=

=

=

=

`

`

`

`

`

`

` `

` `

j

j

j

j

j

j

j j

j j

5

5

5

5

5



2010, 1.ª fase

2010, 1.ª fase

1.6. (D)

i = 20°

i i i = 20°

r = 20°

Numa reexão, o ângulo de incidência (ângulo entre o raio incidente e anormal/perpendicular no ponto de incidência) é igual ao ângulo de reexão epor denição mede-se entre o raio e a normal à supercie...

2.

2.1. (C)

neste intervalo de tempo,a distância percorridaaumentou

distância percorridanãoaumentou...

a distância percorrida voltou aaumentar...

(A) A distância percorrida é medida sobre a trajectória... e esta pode sercurvilínea ou rectilínea. Nada é dito na questão sobre isso.(B) O gráco representa a distância percorrida em função do tempo decorrido

pelo que não se pode vericar se há inversão de sentido do movimento umavez que a distância percorrida aumenta sempre (mesmo quando há inversãode sentido).(D) Num gráco de distância percorrida em função do tempo decorrido nãopodemos saber se o objecto se afasta do ponto de partida, sem conhecermos atrajectória (esta até pode ser circular!).

2.2. (C)Se a velocidade é constante, a aceleração é nula. Logo, a soma ou resultantedas forças é também nula.

2.3.

90c

cos

cos 90°

W r

F r

F r

F

0

0

g

g

g

# #

# #

# #

T

T

T

a=

=

=

=F g

r T

A força gravítica é vertical e o deslocamento, neste caso, é horizontal.Uma vez que a força gravítica e o deslocamento são perpendiculares, o trabalhorealizado por esta força é nulo, uma vez que cos 90° = 0.

A força gravítica não modica a energia mecânica do carro quando ele sedesloca horizontalmente. Por isso, o seu trabalho é nulo.

2.4. Sendo P a potência, W o trabalho realizado e t o tempo que demora o trabalho aser realizado, tem-se:

P t

W

W P t #

=

=

A potência é a grandeza física que mede a rapidez com que a energia étransferida...Conhecendo a potência e o tempo que demora a energia a sertransferida, pode calcular-se o trabalho realizado. O trabalho, por sua vez, é agrandeza física que mede a energia transferida.

força potente (do motor)

t = 0 s t = 10 s t = 20 s t = 30 s

soma das forçasdissipativas soma das forças = 0

velocidade constante

trabalho das forças dissipativas = – trabalho da força potente

trabalho da força potente = potência do motor # tempo decorrido

trabalho das forças dissipativas = – 2,2# 104

J

= 7,4 # 10 2 W # 30 s

= 2,2 # 104 J

5

5

5

10

10



2010, 1.ª fase

2010, 1.ª fase14

2.5.

O ar mais próximo do motor aquece, expande-se e torna-se menos den por isso, tendência a subir, sendo substituído por ar mais frio, mais

O ar à medida que sobe, afastando-se do motor quente, arrefece e ficaaumentando de densidade, tendo tendência a descer.

Este processo repete-se ao longo do tempo originando correntes de con

3.

3.1. (B)

em P 1 o campoé mais intenso que em P 2 ,

porque a densidadede linhas de campo é maior

em P 3 o campo tem a mesmaintensidade que(a densidade de campo é uniformbarras)

3.2. (D)

Estas opções não fazem sentido (a agulha dabússola tem de orientar-se segundo as linhas de campo)

O pólo sul da agulha aponta para opólo norte do íman.

Por convenção, as linhas de campo magnédirigem-se do pólo magnético norte para opólo magnético sul.

norte da agulhasul da agulha

norte do íman sul do íman

3.3. A passagem de corrente eléctrica no fio está associada à criação (indum campo magnético em volta do fio.

3.4.

= 1,368 m

1 período = 4,0 milisegundos = 4,0 × 10-3 s

1 2 3 4

/ ,

/ ,

velocidade do som per odo

comprimentode onda

m ss

m s s

3424 0 10

342 4 0 10

í

3

3

#

# #

m

m

m

=

=

=

, 1 4 m=

-

-

[N.B.] O gráco não pode, na realidade, dizer respeito à coordenauma partícula de ar, num referencial adequado. Diz, sim, respeito de ar no ponto onde está o microfone. Este facto não tem, no entaqualquer inuência na resolução numérica deste item.

15

5

5

5

10



2010, 1.ª fase

2010, 1.ª fase

4.

4.1. (C)número atómico de N = 7

configuração electrónica dos átomosno estado fundamental: 1s 2 2s 2 2p x 1 2py 1 2p z 1

5 (= 2+1+1+1)electrões de valência(último nível)em 4 orbitais

4.2.

N 2.º período, 2 níveis electrónicos ocupados

grupo 15

P 3.º período, 3 níveis electrónicos ocupados

Ambos os elementos pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.

No entanto, o fósforo P está num período superior ao do azoto N, pelo que oselectrões de valência do fósforo P se encontram num nível superior, maisafastados do núcleo atómico, em comparação com os do azoto N.

Deste modo, é de esperar que a energia necessária para remover um electrãode valência do fósforo (energia de ionização) seja menor do que a energianecessária para remover um electrão de valência do azoto.

4.3. (C)N N ligação simples, 193 kJ/mol

ligação tripla, logo é mais intensa quea ligação simples...

a quebra das três ligações exige que a molécula receba/absorvamaior quantidade de energia do que numa ligação simples

N N

4.4.

N N

N

ou

N

4.5.

100

108 - 0 = 108

4,0 - 0 = 4,0

menor divisão no eixo vertical:

/ moldm dm mol

4 ,0

108

108 27 3

3= =

4 / divis es

dmdm divisão

1040

õ

33=

decliven V

O

O=

O declive do gráfico permite concluir que, àquela pressão e temperatura, o volume molar é 27 dm3 /mol.

5

10

5

5

5



2010, 1.ª fase

2010, 1.ª fase16

5.

5.1

, , ,

, , ,

K N O

NO

NO

NO

ON

1 98 100 040 0 010

1 98 10 0 040 0 010

1 98 10 0 040 0 010

ce e

e

e

e

e

2 2

2

2 2

2 2

2

#

##

# # #

# # #

=

=

=

=

-

-

-

= 2,81 # 10-3 mol/dm3

6 6

6

6

6

6

@ @

@

@

@

@

5.2.Equação da recta que melhor se ajusta aos dados da tabela:K = -1,38 × 10-1 + 7,84 × 10-5 T

, :

, .

,

,

Quando T K vem

K

2400

1 38 10 7 84 10 240

0 05016

5 02 10

,c 1 5

2

# # #

#

=

= - +

=

=

- -

-

5.3. (B)

reacção directa (endotérmica)

reacção inversa (exotérmica)

K N O

NOc

e e

e

2 2

2

#=

6 6

6

@ @

@

Os dados da tabela permitem concluir que um aumento de tempeorigina um aumento da constante de equilíbrio K c, aumentando pa concentração de NO (reacção directa) e diminuindo a concentraçe O2.

Segundo o Princípio de Le Chatelier, quando se alteram as condiçõequilíbrio de um sistema, o sistema reage contrariando essas alterAssim, aumentando a temperatura quando o sistema está em equsistema tende a contrariar esse aumento de temperatura.

Como a reacção directa é a reacção endotérmica, isto é a reacção provocar uma diminuição de temperatura, vai ser esta a reacção fpelo aumento de temperatura.

5.4. (C)

4 O; 1 N

4 O; 1 N

4 O; 1 N 4 O; 1 N

4 O; 1 N

3 O; 1 N

3 O; 1 N

3 O; 1 N

3 O; 1 N

4 O; 1 N

2 O; 2 N

( )N g 2

( )N g 2

( )NO g

( )NO g

( )O g 2

( )O g 2

( )O g

( )O g

Apenas a opção C está de acordo com a Lei de Lavoisier (conservamassa).

5.5.(1) Na troposfera (atmosfera de mais baixa altitude), os CFC são gas

praticamente inertes. Como são menos densos que o ar, sobem e atingestratosfera.

(2) Nas moléculas de CFC há ligações C-Cl que podem ser facilmentquebradas pela radiação ultravioleta que atinge a estratoesfera, origicloro livre que, por sua vez, cataliza a decomposição de ozono em oxig

formando oxigénio bimolecular e diminuindo a concentração de ozon

estratosfera.

10

5

5

5

10



2010, 1.ª fase

2010, 1.ª fase

6.

6.1. (B)

17,0

17,4 17,5

18,0

O algarismo “0” na opção (B) é o primeiro algarismo aproximado ou estimado.Os algarimos “1”, “7” e “4” são exactos, isto é, são lidos directamente naescala.

A incerteza é assumida como sendo metade da menor divisão da escala:0,1 cm3 /2 = 0,05 cm3.

6.2.

6.2.1Do gráfico obtém-se o volume V do titulante, 50,0 cm3:

50,0 cm3 = 0,0500 dm3

zona de viragemdo azul debromotimol

zona de viragemda fenolftaleína

Como sabemos a concentração, c, e o volume V do titulante, podemos calcular aquantidade de substância n do titulante:

5,0

çãâ

0,10 / ,

0,10 / 0,050

0

n

concentra o volumequantidade de subst ncia

c Vn

mol dmdm

n

mol dm dm

mol

0 050

1

33

3 3

3

#

#

=

=

=

=

=

-

Tendo em conta a estequiometria da reacção, vem:

5,0 1

5,0 1

, 1

0

0

0

mol deNaOH

mol

mol

n deH SO

n mol

mol

mol deNaOH

mol deH SO

2 5

2

1

2

1

3

2 4

3

3

2 4

#

# #

#=

=

=

-

-

-

1 mol 2 mol 2 mol 1 mol

Como foram titulados 25,00 cm3 = 0,02500 dm3 de ácido, a concentração deácido é, pois:

2,5 1

, /

0 ,

H SO mol

mol dm

dm

0 10

0 025

3

2 4

3

3#=

=

-

6 @

6.2.2 A variação do pH na zona do ponto de equivalência é brusca e elevada (3,8 para 10,8). Ambos os indicadores apresentam zonas de viragem que incluem essa gama de valores de pH (azul de bromotinol: 6,0 - 7,6; fenolftaleína: 8,9 - 9,6).

5

20

10



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase18

1.

1.1.

O aumento da acidez da água do mar (acompanhado pela diminuiçãoconcentração do ião carbonato).

1.2. (D)

A definição de pH permite calcular [H 3O+ ] na água do mar:

Aumentar 100%, significa duplicar o valor:

O pH da água com esta concentração de [H 3O+ ] é:

,

, /

log

log

pH H O

H O

H O

H O mol dm

8 1

10 1

7 94 10

–

–

,

3

3

8 1 3

3 9 3–

#

=

=

=

=

+

+

+

+

6

6

6

6

@

@

@

@

2 7,94 10 / 15,9 10 /mol dm mol dm 9 3 9 3––# # #=

,

,

log

log

pH H O

15 9 10

7 8

–

–

3

9–#

=

=

=

+6

6

@

@

Outra forma de resolver este item: apenas a resposta (D) faz sentuma vez que a B e C correspondem a soluções básicas e a A é umimplicaria um aumento de acidez de 4 ordens de grandeza (10 000

1.3.

CO 2

N A moléculas de

1,0 mol de moléculas 0,5 mol de moléculas

1 atm 25 °C d = 1,80 g/dm3

massa molar do CO 2 , M = (12,01 + 2 # 16,00) g/mol = 44,01 g/mol

massa de 0,5 mol de moléculas de CO 2 , m = 0,5 # 44,01 g = 22,005 g

tendo em conta a definição de densidade, podemos calcular o volume de

N A = 6,02 # 10 23 moléculas

CO 2

N A /2 moléculasde

1 atm 25 °C d = 1,80 g/dm3

, / ,

, /

,

,

densidade volumemassa

g dmV

g

Vg dm

g

dm

1 80 22 005

1 80

22 005

12 2

3

3

3

=

=

=

=

1.4. (D)

1 C; 4 O; 4 H 1 C; 5 O; 6 H

1 C; 3 O; 2 H 1 C; 4 O; 3 H

1 C; 3 O; 2 H 1 C; 4 O; 4 H

1 C; 4 O; 4 H 1 C; 4 O; 4 H

Única alternativa que respeita a conservação do número de átomoelemento...

1.5. (A)

(A): Única alternativa que está de acordo com o n.º de ligações pecarbono (4 ligações) e ao hidrogénio (1 ligação)...

5

5

10

5

5



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase

2.

2.1. (D) Sejam:

K s = produto de solubilidades = solubilidade do ião Ca 2+(igual à solubilidade do ião C03

2–)devido àestequiometria da reacção

Da definição de produto de solubilidade, vem:

8,7 10

8,7 10 9,3 10 /

Ca

s s

s

smol dm

K CO

K s

s

2

9 2

9 5 3

3 2

–

––

–

#

#

#

#

#=

=

=

==

+6 6@ @

2.2.

cálculo da quantidade de H 3O+ em 7,5 dm3:

como a estequimetria é de 1 mol de CaCO3 para 2 mol de H 3O+ ,são necessários n mol de CaCO3:

a massa destes n = 3,0 mol de CaCO3 é:

1 mol 2 mol

7,5 dm3

massa = ?

, / ,

,

concentra o volume

quantidade de subst ncia

cVn

n c V

mol dm dm

mol

0 80 7 5

6 0

çãâ

3 3

#

#

=

=

=

=

=

, , /

,

m mol g mol

g

3 0 100 1

300 3

#=

=

,

,

mol d e H O

mol de CaCOmol

n

n mol

2

16 0

3 0s

3 =

=

+

2.3.

Cálcio, n.º atómico 20

1s 2 2s 2 2p63s 23p64s 2

2.4.

O cálcio e o manganésio pertencem ao mesmo período da tabela periódica,mas o cálcio está no grupo 2 e o manganésio no grupo 7. O cálcio antecede omanganésio no período e, ao longo dos períodos, a carga nuclear aumenta, peloque há tendência a haver uma maior força atractiva entre os núcleos e a nuvemelectrónica, ocorrendo uma contracção da nuvem electrónica.

Deste modo, o raio atómico do cálcio deve ser superior ao do manganésio.

2.5. Prata.

Os átomos de prata não fornecem electrões a nenhum dos iões positivosindicados na tabela.O poder redutor de uma espécie química está relacionado com a capacidadedessa espécie em ceder electrões a outras espécies químicas.

5

10

5

10

5



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase20

3.

3.1.

3.1.1

Por cada 15 °C que a temperatura aumenta, no essólido, é necessário fornecer 1 unidade de energia

Por cada 7,1 °C que a temaumenta, no estado líqué necessário fornecer 1 unde energia

sólidoem fusão...

líquidoem ebulição...

1430

100

2

7,1 /unidades de energia

C C unidade de energ 14

100°c=

15 /unidades de energia

C C unidade de energia 2

30°c=

A partir da análise do gráfico verifica-se que, para iguais valores de e fornecida, a variação de temperatura é superior no estado sólido.

Uma vez que a massa se mantém, é na fase líquida que a amostra tecapacidade térmica mássica, isto é, com a mesma energia a temperatuágua no estado liquido aumenta menor valor.

3.1.2

(B)Numa substância (“pura”), a temperatura de ebulição é constante, sucede no exemplo referido.

líquido em ebulição...

a temperatura não se mantémconstante durante a ebulição...

início da ebulição a 102 °C

3.2.

Densidade.

m 1

m = m 1

m m

(maior denominador,menor fracção...)

V 1V 2

m 2

= m 2

dV 1

1

= dV 2

2

=

Para a mesma massa m, se o volume V for diferente a densidade dtanto menor quanto maior for o volume.

10

5

5



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase

3.3.

energia = 3,05 + 3,41 # 10 5 # massa

energia = 3,41 # 10 5 # massa

este valor (ordenada na origem)é praticamente nulo, quando comparadocom o declive (3,41 # 10 5 )

3,41 10massaenergia

kg J 5

#=

Portanto, por cada kg é necessário fornecer 3,41 × 10 5 J.

3.4.

diferença de temperatura entre ointerior e o exterior ∆T

diferença de temperatura entre ointerior e o exterior ∆T

área A

gelo

espessura lgelo

taxa temporal de transferência de energia:

betão

Como a taxa, a área A e a variação de temperatura ∆T têm os mesmos

valores, nos dois casos, vem:

Ou seja, a espessura l do igloo é directamente proporcional à condutividade térmica k. Assim, se a espessura l do betão for n vezes maior que a do gelo,

a condutividade térmica k do betão também deve ser maior n vezes

área A

espessura lbetão = n # lgelo

taxa temporal de transferência de energia:

tQ k

l A

T bet o bet o

bet oã ããO

OO=` j

tQ k

l A

T gelo gelo

geloO

OO=` j

tQ t

Q

k l A

T

k l A

T

lk

l

k

lk

l

k

l

l

k

k

1

bet o

gelo

bet obet o

gelo

gelo

bet o

bet o

gelo

gelo

bet o

bet o

gelo

gelo

bet o

gelo

bet o

gelo

ã ãã

ã

ã

ã

ã

ã ã

O

O

O

O

O

O

=

=

=

=

`

`

j

j

3.5. (B)

Por definição de índice de refracção, vem, sucessivamente:

á

,

á velocidade daluz no v cuon velocidade daluz n

v c

c

c

a gua

34 1 33

43

"=

=

=

=

5

5

5



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase22

4.

4.1.

reacção exotérmica

reacção endotérmica∆H < 0, logo há transferência energia do sistema para o exter

A reacção directa é exotérmica. De acordo com o Princípio de Le Chateliquando se aumenta a temperatura de um sistema em equilíbrio este esentido de contrariar esse aumento de temperatura, logo no sentido daendotérmica. Neste caso, a reacção inversa é endotérmica, portanto, au

a temperatura, a concentração de NH 3 irá diminuir.4.2. (A)

Por definição, num sistema isolado não há transferência de energia n transferência de matéria com o exterior. Ou seja, a energia interna do mantém-se.

4.3. (B)

fornece-seenergia

para romper ligaçõesH–H

fornece-seenergia

para romper ligações

balanço total: + 3 # 436,4 + E – 6 # 393 = –92,6

3 # 436,4

liberta-seenergiaquando se

formamligaçõesN–H

o sistema transfenergia para o ex

6 # 393

82,6

E

N H H H

N H H H

N N

N N

H H H H H H

4.4. (B)

N

N H

H

dois electrões de valência do N não ligantes

seis electrões de valência ligantesH H

H H

5. 5.1. 5.1.1

v = 0 m/s

variação de energia potenci variação de energia cinética

variação de energia mecânica

trabalho das forças não conservativas = variação de energia mecânica

F

v = 25,0 m/sinício

soma das forças nãoconservativas

180°m = 1,20 # 103 kg

,

,

m gh – 0

J

1 20 10 1

5 76 10

3

4

# #

#

=

=

, ,

,

m v

J

0 2 1 0

2 1 1 20 10 25 0

3 75 10

23 2

5

# # #

#

- = -

=-

5,76 10 , 3,17 10 J J J3 75 10 5 5 4# # #+ - =-^ h

° ,

, ( ) ,

, ,

,

cos JdF

F

F

N

180 3 17 10

53 1 1 3 17 10

53 13 17 10

6 0 10

5

5

5

3

# # #

# # #

#

#

=-

- =-

=

=

E 0c =

E 0 p =

E m g p =E m v 2 1

c 2=

fin

15

5

5

5

10



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase

5.1.2 (C)O automóvel não iria tão alto na escapatória...

5.1.3 (A)O trabalho da força gravítica só depende da diferença de alturas entre aposição nal e a posição inicial...

5.2. (D)

potência da radiação que incide no painel de 0,50 m 2:

rendimento = 10%

área = 0,50 m 2

600 W/m 2

0,50 300mm

W W600 2 2# =

potência útil da radiação que incide no painel de 0,50 m 2 e rendimento 10%:

cálculo global:

300 30W W 100 10

# =

, W600 0 50 100 10

# #` j

5.3.

O sinal sonoro origina compressões e rarefacções sucessivas no ar. Essascompressões e rarefacções propagam-se nas mesmas direcções da propagação dosinal sonoro:

fonte sonora

propagação do somem todas as direcções

P

em cada ponto P do espaço, no decorrer do tempo,a pressão de ar ora aumenta (ar comprime-se)ora diminui (ar rarefaz-se)

5

5

5

10



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase24

6.

6.1.

6.1.1

Odiâmetrodaesferaépequeno(2,860cm≈3cm)eointervalodetemesfera demora a passar pela célula fotoeléctrica é também pequeno(12,3 × 10–3s≈10milisegundos),peloquesepodeafirmarquenessintervalo de tempo a velocidade da esfera é praticamente constante.

6.1.2

a esfera inicia o movimento de ponto onde está a célula X

nesta célula mede-se a velocidade “instada esfera (no “ponto” onde está a célula)

aceleração

, ,

, ,

, ,

/

, /

, /

v s

cm

sm

m s

m s

m s

12 3 10 2 860

12 3 10 2 860 10

12 3 2 860

10

0 2325 10

2 325

3

3

2

2 3

1

#

#

#

#

=

=

=

=

=

-

-

-

- +

Ao passar na célula Y, a esfera vai com a velocidade 2,325 m/s.O tempo que a esfera demora a atingir a célula Y vale:

,

, , ,

s

t

0 2272

30 2279 0 2268 0 2270

quedaO =+ +

=

A magnitude ou módulo da aceleração entre a célula X e a célula Y é, p

0,2272 10, 233 ( / ) /

, /

2,325 / /s

m s s

m s

a m s m s

10 2

0

2

= -

=

=

6.2. (D)Sendo desprezável a resistência do ar, a aceleração da gravidade étodos os objectos, independentemente da altura de queda (e constque próximo da superfície da Terra).Os valores da tabela foram obtidos experimentalmente e, por isso,sujeitos a incerteza.

20

10

5



2010, 2.ª fase

2010, 2.ª fase

Ciência na Internethttp://education.web.cern.ch/education

http://pt.wikipedia.org/wiki/Newton

http://www.scienceinschool.org

http://pt.wikipedia.org/



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase26

1.

1.1. (D)Ocorre emissão de radiação quando os electrões transitam de níveenergéticos superiores para níveis energéticos inferiores. A energiaradiação está quanticada (quer dizer, é descontínua, discreta), seà diferença entre a energia do nível energético nal e a energia doenergético inicial.A descontinuidade da energia da radiação tem a ver com o facto deserem permitidos determinados níveis de energia, que correspondediscretos, descontínuos.

1.2.

Devem observar-se duas riscas negras na região do amarelo, uma vez qespectro de emissão se observam duas riscas brilhantes, na zona do am

1.3.

Nos espectros das estrelas aparecem riscas negras, devido à absorção daemitida pela estrela por parte das espécies químicas que existem na suaatmosfera.

É possível identificar os elementos químicos presentes nas estrelas comespectro das estrelas com os espectros de emissão dos vários elementos qas zonas correspondentes às riscas negras do espectro da estrela correspriscas coloridas no espectro de emissão dos elementos químicos.

1.4. (A)

12 + 12 = 24 partículas no núcleo 23 + n = 24 partículas no nn = 1

6 + 6 = 12 protões 11 + z = 12 protões z = 1

X 1 1

A soma dos números de massa e a soma dos números atómicos denos dois membros da equação...

1.5.

1.5.1. (A)A energia de ionização do magnésio é superior à energia de ionizaçuma vez que, dado o aumento da carga nuclear ao longo do períodatómico tem tendência a diminuir (não havendo acréscimo de maisnível de energia), aumentando a atracção sobre os electrões de valaumentando a energia necessária para ionizar os átomos.

1.5.2. (C)

23 partículas no núcleo

11 protões

23 – 11 = 12 neutrões

24 partículas no núcleo

12 protões

24 – 12 = 12 neutrões

Na 23

11 Mg 24

12

Apenas têm o mesmo número de neutrões (igual à diferença entrede massa e o número atómico).

5

5

10

5

5

5



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase

2.

2.1.

1,518

índice de refracção n para o c.d.o. 560 # 10–9 m = 1,518

30,3˚

utilizando a lei de Snell-Descartes pode calcular-se o ângulo de refracção:

560 # 10–9 m

i

r

40/divisão 200 =divis es 5 õ

, ,

, ,

, , ,

,

,

sin sin

sin sin

sin sin

sin

sin

n i n r

r

r

r

r

r

1 000 50 1 518

1 518 1 000 50

1 518 1 000 0 766

0 505

30 3

ar vidro# #

# #

#

#

c

c

c

=

=

=

=

=

=

2.2.

Essa radiação não sofre difracção apreciável num obstáculo com essas dimensões, pois as ordens de grandeza do comprimento de onda da radiação (560 × 10–9 m)e das dimensões do obstáculo (1 m) são muito diferentes (aproximadamente doismilhões de vezes):

10 10 10m

m 2 560 10

1 1000

2 500

1 9

9 9 6

#

# # #. = =-

3.

3.1. (A)

1 , 0 0 m

P1

F g

a componente horizontal da velocidademantém-se constante (a aceleração é vertical,

tal como a força gravítica)

componente horizontalda velocidade

velocidade(tangente à

trajectória)

F g

F g

F g

F g

P2

P3

P4

P5

0E p =

v

v

A energia cinética é maior na posição em que é maior a velocidade:imediatamente após ressaltar do solo, ou imediatamente antes de embaternovamente no solo.

10

5

10



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase28

3.2. (C)

E p = m g h

(m × g é constante)

A energia potencial é directamente proporcional à altura h.

3.3. (C)Considerando que a resistência do ar é desprezável, a única força asobre a bola é o seu peso, que é uma força vertical e que aponta p

3.4. (A)

1 , 0 0 m

P1

F g

F g

F g

F g

F g

P2

P3

P4

P5

0E

trabalho da força gravítica:

p =

57,0 0,0570m g kg= =

, , ,

,

W m g h

J J

J

0 0570 10 0 5 0 285

2 85 101

# #

#

=

==

= -

3.5. (B)

1 , 0 0 m

P1

variação de energia cinética

= trabalho da resultante d(lei do trabalho-energia ou teorema da energia cinética)

variação de energia potencial= – trabalho da força grav

(por definição de força conservativa

F g

F g

F g

F g

P2

P3

P4

P5

O trabalho realizado pela força gravítica é simétrico da variação dapotencial gravítica. Como a única força exercida na bola é a força gpela lei do trabalho-energia (ou teorema da energia cinética) pode que o trabalho realizado pela força gravítica é igual à variação da ecinética.

3.6.

Uma vez que não actuam forças dissipativas, a energia mecânica do sconserva-se, ou seja, a soma da energia potencial gravítica com a energmantém-se.

Como a altura da bola nas posições P 2 e P 5 é a mesma, a energia potencgravítica tem o mesmo valor nessas posições. Sendo assim, e tendo emconservação da energia mecânica do sistema, também a energia cinétimesmo valor na posição P 2 e na posição P 5 .

5

5

5

5

10



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase

4.4.1. (C)

força de tensão exercida pelo fio

força de tensãoexercida pelo fio

a acelerar, aumentandode velocidade...

≈ 1,12 s

com velocidadeaproximadamente constante...

peso do corpo P

peso do corpo C (equilibrado pela força de reacção da mesa)

força de reacção da mesa

A partir de 1,12 s a velocidade deixou de aumentar e passou a um valoraproximadamente constante porque o corpo C deixou de ser puxado pelocorpo P.

4.2.

Como pretendiam estudar o movimento de um corpo quando a soma das forçasé nula, tiveram de conceber uma situação em que tal acontecesse: a partir domomento em que o corpo P atinge o solo, o carrinho deixa de ser puxado e aresultante ou soma das forças passa a ser nula (a força gravítica no corpo éequilibrada pela força de reacção da mesa), uma vez que o atrito é considerado

desprezável.

4.3.

Antes do corpo P bater no solo, as forças que estão aplicadas no carrinho são a força gravítica (peso), a força que a mesa exerce no carrinho (reacção normal) e a força que o fio exerce o carrinho (tensão):

força exercida pelo fio

peso do carrinho C (equilibrado pela força de reacção da mesa)


aceleração, veloc. a aumentar

Depois do corpo P embater no solo, ficam apenas a força gravítica e a força que amesa exerce no carrinho (reacção normal):

peso do corpo C (equilibrado pela força de reacção da mesa)


veloc. constante (aceleração nula)

Entre 0,1 s e 1,1 s o movimento é rectilíneo e uniformemente acelerado (asoma das forças é constante) e entre 1,2 s e 2,0 s o movimento é rectilíneo euniforme (a soma das forças é nula). Um corpo pode, pois, estar em movimentoe a resultante das forças ser nula. Mas, nesse caso, o corpo não acelera: a sua

velocidade não muda, nem em magnitude nem em direcção!

5

5

20



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase30

5.

5.1. (B)

reacção completa da espécie 4 (só pode seo metano, CH 4...)

logo, a espécie 3 é o oxigénio (também dia concentração)

as espécies 1 e 2 são os produtos da reacçexistiam no início da reacção)

como há 2 mol de moléculas de H 2O parmole de CO 2 , a espécie 1, que tem maior concentração, é a água

[CO 2 ]

[H 2O]

[O 2 ]

[CH 4 ]

5.2.

5.2.1.

Energia que a água recebe da combustão de cada mole de metase o rendimento for 100%:

Energia que a água recebe da combustão de cada mole de metase o rendimento for 65%:

Massa de 1 mol de metano:

Energia transferida para a água, pela combustão decada grama de metano:

Transferindo esta energia para 0,500 kg de água, a massa deágua aumenta a sua temperatura ∆θ:

Portanto, o aumento de temperatura de 0,500 kg de água, devicombustão de 1 g de metano com um rendimento de 65%, é 15

16,05 g

802 kJ

m = 0,500 kg

cágua = 4,186 × 103 J por kg por ˚C

aquecimento

rendimento = 65%

água

802 521,3kJ kJ 10065

# =

, ,

32,48kJ

kJ 16 05

521 3=

, , ,

, , ,

,

Q c m

C

32 48 10 4 186 10 0 500

4 186 10 0 50032 48 10

15 5 ̊

3 3

3

3

# # # #

# #

#

O

O

O

i

i

i

=

=

=

=

5

20



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase

5.2.2. (D)

Q c m T B B BOQ c m T A A AO= =

aquecimento aquecimento

m B = 2 m Am A

Q Q A B=

c m T c m T

c m T c m T

T T

T T

2

2

2

A A B B

A A A B

A B

A B

O O

O O

O O

O

O

=

=

=

=

5.3. (B)

número de oxidação de H: +1

número de oxidação de O: –2

n + 4 # 1 = 0

n = -4

n + 2 # (–2) = 0

n = +4

5.4. Diclorofluorometano.

6.

6.1.

6.1.1. (A)

H 3O+ cede 1 protão H +

a CH 3COO- e transforma-se na base 2

ácido 1

ácido 2

base 1

base 2

CH 3COOH cede 1 protão H + a H 2O e transforma-se na base 1

Um ácido (ácido 1) é uma espécie química que cede protões (iões H+) a umaespécie química que se comporta como base (base 2).

A base conjugada (base 1) é a espécie química em que a espécie ácida setransforma depois de ceder o protão.

A base 2 tem também o respectivo ácido conjugado (ácido 2).

Numa reacção ácido-base, há sempre dois pares conjugados ácido-base.

5

5

5

5



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase32

6.1.2.

quantidade antes da ionização do ácido:

quantidade depois da ionização do ácido:

quantidade de CH 3COOH não ionizado:

resumindo, as quantidades das espécies químicas envolvidas valem:

concentração de CH 3COOH não ionizado:

A partir da definição de pH pode calcular-sea concentração dos iões H 3O+:

portanto, em 0,500 dm3

, a quantidade de iões H 3O+

é:

atendendo à estequimetria da reacção, a quantidade de CH 3COO–

é igual à de H 3O+:

ácido acético

pH = 2,88

V = 0,500 dm3

n = 5,00 # 1

5,00 # 10–2 mol

[ ]

, [ ]

[ ]

[ ] , /

log

log

pH H O

H O

H O

H O mol dm

2 88

10 1

1 318 10

–

–

,

3

3

2 88 3

33 3–

#

=

=

=

=

+

+

+

+

0,500 1,318 10 / 0,659 10dm mol dm mol3 3 3 3––### =

0,659 10 mol3–#0,659 10 mol3–

#

0,659 10 mol3–#

0,659 10 mol3–#

5,00 10 0,659 10 4,93 10mol mol mol 23 2 –––# # #- =

,

,

, /

cVn

dm

mol

mol dm

0 500

4 93 10

9 86 10

3

2

2 3

–

–

#

#

=

=

=

4,93 10 mol 2–#

6.2.

6.2.1. (B)Mede-se um volume de 10,0 mL na pipeta e dilui-se essa solução nvolumétrico de 100,0 mL, isto é, dilui-se 10 vezes

(100,0 mL/ 10,0 mL = 10).

6.2.2.

O indicador a utilizar é a fenolftaleína, uma vez que dos indicadoresapresentados, é o único em que o pH do ponto de equivalência (8,8) estintervalo de viragem do indicador (8,0 a 9,6).

10

5

10



2009, 1.ª fase

2009, 1.ª fase

6.2.3.

7,8 # 10–2 mol/dm3

78 # 10–2 mol

10 # 7,8 # 10–2 mol/dm3 = 78 # 10–2 mol/dm3

a concentração do ácido acético na solução diluída é:

massa molar do ácido acético:

a concentração do ácido acético n0 vinagre comercial é 10 vezes superior:

a quantidade de ácido em 1 dm3 de vinagre comercial é, pois,:

esta quantidade corresponde à massa de:

a acidez de um vinagre é expressa através da massa de ácido acéticoem 100 cm3 = 0,100 dm3 de vinagre

portanto, se em 1 dm3 há 47 g de ácido, em 0,1 dm3 há 4,7 g

concentração de ácido acético diluído

V = 0,100 dm3

c = 7,8 # 10–2 mol/dm3

M = 60,06 g/mol

, ,mol

molg

g

g

78 1060 06

46 85

47

2–# # =

=

10



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase34

1

1.1 (D)Do texto: “(…) um processo designado por dessalinização – fornec0,2% da água doce utilizada no globo”.

1.2

A destilação da água do mar é um processo de purificação da água queconta que os solutos dissolvidos na água do mar têm elevados pontos d(centenas ou mesmo milhares de graus Celsius), quando comparados água(100˚C,àpressãoatmosféricanormal),

A dessalinização por destilação tem elevados custos, devido ao facto denecessário utilizar quantidades apreciáveis de combustível para aquecevaporar água.

Há outros métodos de dessalinização, que não são tão eficientes quantdestilação mas com menor custo económico. Por exemplo, a dessalinizosmose, em que se utilizam membranas permeáveis ao solvente e impeaos sais dissolvidos.

1.3

1.3.1 (B)O ião cloreto está presente em 4 dos 5 solutos indicados na tabelamuito provável que seja o ião presente em maior quantidade.

1.3.2 (D)

Num kg de água do mar há 0,02856 mol de Na 2 SO4 , (Na+) 2 SO4 2–

Portanto, há 2 # 0,02856 mol de iões Na+ e 0,02856 mol de iões SO4 2–

A composição de um soluto numa solução, em ppm, é definida como:

Portanto, em ppm, a composição da água do mar em ião sulfato vale,(uma vez que a massa de 1 kg de água do mar é, evidentemente, 1 kg = 1

A massa de 0,02856 mol de iões SO4 2– vale:

0,02856 ,

0,02856 96,07 molmol

gg

96 07 # #=

10 ppmmassa de solu omassa de soluto

çã6

#=

, ,

, ,

ppmg

g

10

0 02856 96 07 10

100 02856 96 07 10

36

36

##

##

=

=

1.4

1.4.1

maior facilidade em ceder electrões, formando iões positivos

A moeda de cobre deve ter sofrido maior corrosão. O cobre tem maior facse oxidar, isto é, os seus átomos ionizam-se mais facilmente do que os ouro.

5

20

5

5

10



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase

1.4.2

Massa do precipitadode cloreto de prata AgCl = 0,85 g

Massa molar do cloretode prata AgCl = 143,32 g/mol

Massa molar da prata Ag = 107,87 g/mol

Massa de prata em 0,85 g de cloreto de prata AgCl:

No cloreto de prata AgCl há 1 mol de Ag+ para 1 mol de Cl–

Massa de prata nos 1000 cm3 de solução em que se diluiu a moeda:

massa da moeda = 14,10 g(prata, cobree níquel)

solução com os metaisda moeda dissolvidos

,.

,

,. ,

,

,

gg

gm

m

,

,g

g g

g

g

143 32 107 87

0 85

143 32 107 87 0 85

0 6397

0 64

#

=

=

=

=

1000 cm3

100 cm3

10 0,640 6,40g g# =

Percentagem de prata, em massa, na moeda:

, ,

100 45,39% 45%gg

14 106 40

# = =

10 1

2

2.1 (C)

velocidadeaproximadamenteconstante...

velocidadeaproximadamenteconstante...

diminuide velocidade...

aumentoude velocidade...

não voltou para trás...

não voltou para trás...

não esteve parado...

aumentoude velocidade...

diminuiude velocidade...

2.2

2.2.1

Os satélites do sistema GPS não são geoestacionários uma vez que têm um período de 12 h e os satélites geoestacionários têm de ter um período igual ao

período de rotação da Terra (24 h).

20

5

10



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase36

2.2.2 (D)

o satélite demora 12 ha dar uma volta completa(360° = 2 # π rad)

/

velocidade angular tempo que demora a descrever o ângulongulo descrito pelo raio vector do sat lite

hrad

srad

rad s

12 2

12 3600 2

12 3600 2

é â

#

#

#

#

#

r

r

r

=

=

=

=

2.2.3


Terra


Cálculo do tempo t que demora o sinal a chegar ao receptor na Terra, tendem conta que se propaga à velocidade da luz, c:

Como sabemos a velocidade do satélite, podemos calcular o raio da sua órb

r d

= r – 6,4 # 106 m

d = raio da órbita do satélite – raio da

, / ,

, ,

, m

v tempoque demora a percorrer a volta completa

dist ncia percorrida numa volta completa

v hraio

m ss

r

mr

r

12 2

3 87 10 12 3600

2 3 1416

2 3 14163 87 10 12 3600

2 66 10

â

3

3

7

# #

##

# #

#

# # #

#

r

=

=

=

=

=

3,87 10 / v m s3#=

, ,

, ,

, ,

( , , )

,

d m m

m m

m m

m

m

2 66 10 6 4 10

2 66 10 6 4 10 10 10

2 66 10 0 64 10

2 66 0 64 10

2 02 10

7 6

6 7

7 7

7

7

# #

# # #

# #

#

#

= -

= -

= -

= -

=

, / ,

,

v td

t v

d

m sm

s

3 0 10 2 02 10

0 067

8

7

#

#

=

=

=

=

2.3 (C)As radiações de microondas utilizadas no sistema GPS não sofrem reexão nem difracção na atmosfera pelo que se propagam em linh

2.4 (D)O gráco X refere-se a um sinal da onda portadora, o gráco Y a uonda modulada em AM (modulação de amplitude) e o gráco Z ao (tem uma frequência inferior à frequência da onda transportadora)

5

10

5

5



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase

2.5

neste intervalo de tempoo fluxo magnético é constante, não varia

De 0,4 s a 0,8 s.Para que exista força electromotriz induzida é necessário que exista variaçãode uxo magnético. No intervalo de tempo referido o uxo magnéticomantém-se constante.

2.6 (D)

3

3.1

Condução.

3.2

Condutividade térmica do material de que é feito o condutor.

3.3 (C)

espessura l A espessura l B = 0,5 l A

cobre, condutividade térmica k

diferença de temperatura entre X e Y = ΔT

energia transferida por unidade de tempo através da placa A

Comparando, vem:

Na placa B, com metade da espessura da placa A,a taxa de transferência de energia é dupla da taxana placa A

energia transferida por unidade de tempo através da placa B

placa A

área A área A

Y

X

Y

X

placa B

t

Q k l

A T placa A A

OO=

` j , t

Q k l

A T 0 5 placaB AO

O=` j t

Q k l

A T placaB B

OO=

` j

,

,

tQ tQ

k l

A T

k l A T

tQ tQ

tQ t

Q

tQ

tQ

0 5

0 5 1 1 1

2 1

2

placaB

placaA

A

A

placaB

placaA

placaB

placaA

placa A placa B#

O

O

O

O

O

O

O

O

O O

=

=

=

=

`

`

`

`

`

`

` `

j

j

j

j

j

j

j j

3.4 (C)A energia é transferida por condução do corpo a temperatura mais elevadapara o corpo a temperatura mais baixa. Pela lei de Wien, há uma relaçãoinversa entre o comprimento de onda máximo (da radiação mais intensa) e atemperatura absoluta do corpo.

5

5

5

5

5

5



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase38

4

4.1 (A)Para que a radiação emitida seja na zona do visível é necessário qutransições ocorram de níveis de energia superiores para o nível 2.

A radiação vermelha é das radiações visíveis a menos energética, lcorresponde à transição do nível 3 para o 2 (transição Z).

4.2 (D)

energia necessária para ionizar o átomo de H = 2,18 × 1

energia necessária para ionizar 1 mol de átomos de H:

, , ,

,

,

,

J J

J

J

J

6 02 10 2 18 10 13 12 10

13 12 10

13 12 10 10 10

1 312 10

8 13 28 13 2

5

5

6

––# # # #

#

# #

#

=

=

=

=

4.3

diferença de energia = valor final – valor inicial:

final

inicial

, , , ,

, ,

,

, ,

J J J

J

J

J J

0 24 10 0 54 10 0 24 10 0 54 10

0 54 10 0 24 10

0 30 10

0 30 10

10

103 0 10

18 18 18 1

18

18

18

19

––––

– –

–

–

–

# # # #

# #

#

# #

#

- - - =- +

= -

=

==

^ h

Para transitar para o nível seguinte, necessita de receber exactamente3,0 × 10-19 J. A energia de cada transição electrónica está quantizada

pode ser um determinado valor.

Como recebe 3,6 × 10-19 J, que é um valor diferente do necessário, não h transição para o nível quântico seguinte.

5

5

10



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase

5

5.1.

V = 1,00 dm3

0,500 mol de N 2

início no equilíbrio

Relação entre as quantidades das diversas espécies químicas no equilíbrio:

O reagente limitante é o H 2 , porque devia haver 3 mol de H 2 por cada mol de N 2(no início, para 0,500 mol de N 2 devia haver 3 # 0,5 mol = 1,5 mol de H 2e só há 0,800 mol).

Se todo o H 2 tivesse reagido, a quantidade de NH 3 que se deveria formar seria:

(esgotar-se-ia!)

Portanto, se a reacção fosse completa, teríamos:

Como se formou apenas 0,150 mol de NH 3 , o rendimento da reacção (percentagemde produto que se obtém face ao máximo que se poderia obter se a reacção

fosse completa) é:

1 mol 3 mol 2 mol

0,800 mol de H 2

V = 1,00 dm3

? mol de N 2

? mol de H 2

0,150 mol de NH 30 mol de NH 3

0,533 mol0,00 mol<0,500 mol

,

,

,

mol deNH mol deH

n

n

mol

23 0 800

0 8003

2

0 5333

3

2

#

=

=

=

, ,

100 28, 1%mol

mol0 53330 150

# =

( ) 3 ( ) 2 ( )N g H g NH g 2 2 3"+

Na realidade, no equilíbrio, tem-se:

0,150 mol

(quantidade adequada

ao valor da constantede equilíbrio)

( ) 3 ( ) 2 ( )N g H g NH g 2 2 3?+

5.2. (B)

reacção exotérmica

reacção endotérmica

Um aumento da temperatura, favorece asreacções endotérmicas(o sistema recebe energia do exterior).

Portanto:a concentração do

produto NH 3 diminui.

Como a reacção inversa é endotérmica,um aumento da temperaturadesloca o equilíbrio no sentido dareacção inversa.

10

5



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase40

6

6.1

Trajectória rectilínea (na vertical):

trajectóriarectilínea (vertical)

acelerana vertical,

para baixo

v

v

v

6.2 (B)

altura a que é deixada cair a bola = 1,55 m

altura que a bolaatinge no 1.ºressalto = 1,18 m

diâmetroda bola = 0,23 m

1,55 m

1,18 m

1,50 m

2,0

6.3

Há dissipação de energia mecânica nas colisões entre a bola e o solo. Asaltura que a bola atinge após cada ressalto tem de corresponder a um venergia potencial inferior ao que a bola tinha antes da colisão.

5

5

10



2009, 2.ª fase

2009, 2.ª fase

6.4

Altura de queda antesdo primeiro ressalto: 1,55 m

v

v (menor que o valor com que atingiuo solo!)

Admitindo que durante a quedahá conservação de energia mecânica,a velocidade v ao atingir o solo é:

Admitindo que durante a subida

há conservação de energia mecânica,a velocidade v ao atingir a altura máxima é:

Altura que atinge apóso primeiro ressalto: 1,18 m

,

, /

m g h m v

g h v

v g h

m s

2 1

2 1

2

2 10 1 55

5 57

2

2

# #

=

=

=

=

=

v 5,57 m/s

imediatamente antes dacolisão com o solo...

imediatamente depois dacolisão com o solo...

4,86 m/s

,

, /

m v m g h

v g h

m s

2 1

2

2 10 1 18

4 86

2

# #

=

=

=

=

, / , /

,

coeficiente derestitui o velocidade imediatamente antes da colis o

velocidade imediatamente ap s a colis o

m sm s

5 57 4 86

0 87

çãã

ó ã=

=

=

10



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase42

1.

1.1.

O agente redutor é o ferro.

No texto refere-se que “(...) as etapas fundamentais sejam a perdelectrões pelo ferro, Fe, que assim se converte na espécie solúvel F

Por denição, a espécie química redutora é a que perde electrões eque sucede ao ferro.

1.2. (A)No 3.º parágrafo do texto é dada a informação de que o teor de iõena presença de ácidos fortes, é cerca de 100 vezes superior ao quehabitualmente.

1.3. (C)Se a concentração em iões H+ é cerca de 100 vezes maior, a soluçãácida, pelo que o valor de 7,6 ca eliminado (solução levemente bá

Se a concentração é 100 = 102 vezes a inicial, o pH diminui 2 unidapassa de 5,6 para 3,6.

1.4.

tacho de cobrem = 360,0 g

massa antesda reacção

63,55 g/mol

360,0 g

360,0 g - m

1 mol 2 mol

0,0 g

massa depoisda reacção

quantidade desubstância de carbonatobásico de cobre depoisda reacção

quantidade desubstância de cobrenecessária para formar essa quantidade decarbonato básicode cobre

massa (de cobre)dessa quantidadede substância

percentagem (de cobre)

que sofreu corrosão

relaçãoestequiométrica

12,7 g

221,13 g/

depósito de carbonato básico de c(removido do tacho)m = 12,7 g

, ,

, ,

,

molg

n g

n g

m

1 221 13 12 7

221 13 12 7 1

0 05743

#

=

=

=

( ) ,

,

,

mol de Cu OH COmol de Cu

moln

n mol

mol

1 2

0 05743

1 2 0 05743

0 1149

2 2 3

#

=

=

=

0,1149 ,

7,30molmol

gg

63 55 # =

,

, 100 2, 03%

g

g

360 0

7 30# =

5

5

5

20



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase

2.1. (B)

configurações electrónicas:

6 electrões de valência

certo!, são 4...

apenas no átomo de oxigénio...

falso!, são 6 em ambos...

6 electrões de valência

orbitais p orbitais d (errado!)

1s 2 2s 2 2p x 2 2py 1 2p z 1 1s 2 2s 2 2p63s 23p x 23py

13p z 1

8O 16 S

2.2.

2.2.1. (C)

volume V

quantidade desubstância n (número de partículas...)

SO 2 O 2

quantidade desubstância n (número de partículas...)

volume V

A partir do gráco, verica-se que o volume V de gás é directamenteproporcional à quantidade n de gás.

(A) Volumes iguais só podem ter a mesma massa se a massa das moléculasfosse igual... o que não é o caso (SO2 e O2).

(B) Volumes iguais só podem ter a mesma densidade se a massa dasmoléculas fosse igual... o que não é o caso (SO2 e O2).

(C) Claro... a quantidade n de SO2 e O2 é a mesma se o volume V de SO2 e O2for igual.

(D) A quantidades iguais corresponde igual número de moléculas... mas adensidade depende da massa das moléculas: a densidade da amostra de SO2 émaior do que a densidade da amostra de O2.

5

5



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase44

2.2.2.

volume molar emcondições PTN = 22,4 dm3 /mol

volume emcondições PTN

V = 50,0 cm3

quantidade n de moléculas de SO 2 em 50,0 cm3

número N de moléculas de SO 2 em 50,0 cm3

, ,

,

cm dm

cm dm

dm

1 1000 1

50 0 50 0 1000

1

50 0 10

3 3

33

3 3

#

#

=

=

= -

, ,

,

,

, ,

,

moldm

n dm

n dm

dm mol

mol

mol

1 22 4 50 0 10

22 4

50 0 10 1

22 4 50 0

10

2 232 10

3 3 3

3

3 3

3

3

#

# #

#

#

=

=

=

=

-

-

-

-

,

,

, ,

, ,

,

,

molN

mol

Nmol

mol

6 02 10 1 2 232 10

16 02 10 2 232 10

6 02 2 232 10 10

13 4 10

1 34 10

23

3

23 3

23 3

20

21

#

#

# # #

# # #

#

#

=

=

=

=

=

-

-

-

2.3.

2.3.1. (D)

0,8 mol de SO 20,8 mol de O 2

2,6 mol de SO3

início...

quociente de reacção: constante de equilí

O quociente da reacção é, no início, menor que a constante de equilíbrio.Logo, a concentração de produto deve aumentar até se atingir o equilíbri

Para que isso aconteça, o sistema reaccional tem que se deslocar no sent

V = 1,0 L ? mol de SO 2? mol de O 2? mol de SO3

no equilíbrio...

V = 1,0

[ ] [ ]

[ ]

, ,

,

, , ,

,

Q SO O

SO

L mol

L mol

L mol

10 8

10 8

1 2 6

0 8 0 8 2 6

13 2

2 2

2

3 2

2

2

2

2

#

#

#

=

=

=

=

``

jj

[ ] [

[ ]

,

K SO O

SO

208 3

ce

e

2 2

3 2

#

=

=

5

10



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase

2.3.2.De acordo com o gráfico, quanto maior é a temperatura menor é a percentagem de

produto obtido, o que mostra que com o aumento da temperatura o sistema evoluino sentido da reacção inversa.O aumento da temperatura favorece as reacções endotérmicas.Deste modo, a reacção inversa é endotérmica e a directa é exotérmica.

3.

3.1

3.1.1. (A)A energia potencial em B é 1/3 da energia potencial em A, porque a alturade B é um 1/3 da altura de A e a energia potencial gravítica é directamenteproporcional à altura, para objectos à superfície da Terra.

3.1.2. (D)Sendo desprezáveis as forças dissipativas, a energia mecânica é constante.

3.1.3. (D)

força gravítica = m g

variação de energia potencial de A para B < 0(altura diminui...)

trabalho da força gravítica de A para B > 0(a força e o deslocamento apontam

para o mesmo lado...)

d e s l o c a m e n t o

5

5

5

10



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase46

3.1.4.

v B = 30,3 m/s

v 0y = - 30,3 m/s ay = + 20 (m/s)/s

começando a medir o tempo quando o elevador passa na posição Be tendo em conta o eixo Oy, temos:

equação das posições no eixo Oy:

equação da velocidade, componente no eixo Oy:

como a velocidade é nula quando atinge o solo, podemos calcular o tempo tsolo que demora a atingir o solo (”travagem” entre B e o solo!)

substituindo este valor na equação da posição, e tendo em conta quo solo tem coordenada y = 0, vem:

a = 20 (m/s)

,

v v a t

t30 3 20y y y0= +

=- +

( , )

,

y y v t a t

h t t

h t t

2 1

330 3

2 1 20

330 3 10

y y0 0 2

2

2

= + +

= + - +

= - +

, , ,

, , ,

, , ,

,

h

h

h

m

03

30 3 1 52 10 1 52

30 3 1 52 10 1 52 3

3 30 3 1 52 10 1 52

22 9

2

2

2

# #

# #

# #

= - +

- =

= -

=

30,3 20y h t t3 solo solo 2= - +

y h30 =

20



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase

3.2.

a aumentar de velocidade,mas cada vezcom menor aceleração...

travagembruscadevidoà aberturado pára-quedas

velocidadeconstante...aceleraçãonula

velocidadeconstante e pequena...aceleração nula...a preparar-se para atingir o solo!

(A) Falsa.De acordo com o gráco, para esse intervalo de tempo a velocidade continuaa aumentar, mas aumenta cada vez menos, pelo que a aceleração não éconstante.

A aceleração seria constante se a velocidade aumentasse o mesmo emintervalos de tempo iguais.

(B)Verdadeira.

De acordo com o gráco, para esse intervalo de tempo, a velocidade éconstante.

Nos movimentos rectilíneos em que a velocidade é constante, a aceleração énula. Pela 2.ª lei de Newton a resultante das forças aplicadas é nula.

(C)Falsa.A aceleração seria de 10 m/s em cada segundo se a resistência do ar fossedesprezável e a velocidade aumentasse o mesmo valor em cada segundo.Nesse intervalo de tempo a diminuição da velocidade não é constante.

(D) Verdadeira.De acordo com o gráco a velocidade aumenta cada vez menos pelo que sepode concluir que existe uma força aplicada que se opõe ao movimento: essaforça é a de resistência do ar.

A partir de t1 a velocidade passa a ser constante, pelo que está aplicada aforça gravítica, com um certo valor, e a força de resistência do ar, com omesmo valor mas a apontar para o lado contrário, para cima.

(E) Verdadeira.A velocidade está a diminuir, o que signica que a resultante das forçasaplicadas aponta em sentido contrário ao movimento.

(F) Verdadeira.A velocidade é constante pelo que a energia cinética também é constante.

(G) Falsa.Nesse intervalo de tempo a resultante das forças não é constante devidoao aumento da resistência do ar, que é uma força não conservativa, logo aenergia mecânica não se mantém constante.

(H) Falsa.Nesse intervalo de tempo a velocidade do pára-quedista é constante masdiferente de zero.

4.

4.1. (A)

4.2.

Um objecto pintado de preto absorve a maior parte da radiação enquanto umobjecto pintado de branco reflecte a maior parte da radiação.

Uma vez que as garrafas são semelhantes, estão numa posição semelhante e sãocolocadas ao sol durante o mesmo intervalo de tempo, o factor que influencia a

variação de temperatura é a cor do revestimento. A garrafa preta absorve maisradiação pelo que a sua variação de temperatura é maior.

10

5

10



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase48

4.3.

4.3.1.

feixe de luz

fibra óptica

A utilização das fibras ópticas baseia-se em diversos princípios físicos

Como têm elevada transparência, a luz propaga-se facilmente. Ao incidna parede da fibra, a luz reflecte-se totalmente, devido ao elevado ângu

incidência, superior ao ângulo limite (se o ângulo fosse menor, a luz trefractava na fibra, diminuindo a transmissão da radiação ao longo d

Essa reflexão ocorre sucessivamente ao longo da fibra, permitindo a trade informação de um ponto a outro através de sinais luminosos.

4.3.2. (D)

ângulo de incidência = 90° - 30° = 60°

ângulo de refracção = 90° - 55° = 35°

5.

5.1. (C)Para ser aquecido rapidamente, deve ser feito de um material que rápida transferência de energia, ao longo de todo o objecto. Logo, elevada condutividade térmica.

Por outro lado, para não gastar muita energia a ser aquecido, devecapacidade térmica mássica, isto é, deve receber pouca energia pomassa e por unidade de temperatura, que aumenta.

20

5

5



2008, 1.ª fase

2008, 1.ª fase

5.2.

aquecimento

bloco, m = 1,30 kg

taxa temporal de aumento de temperatura:

em cada minuto, a temperatura do bloco aumenta 5,0 °C

em cada minuto, o bloco recebe 2,5 # 103 J

utilizando estes valores, podemos escrever a equação que exprimea energia transferida como calor, e calcular c, a capacidade térmica mássica:

7,0 min

55,0 °C - 20,0 °C = 35,0 °C

2, 50 10 joules por minuto3#

, , 5,0 °C/min min 7 0

35 0 °C =

, , ,

, , ,

,

Q m c

c

c

kg C J

2 50 10 1 30 5 0

1 30 5 0 2 50 10

3 85 10

3

3

3

# # #

#

#

#%

Oi=

=

=

=

6.

6.1 (C)

(21,43 + 21,39 + 21,41)/3 = 21,41 g

6.2

aresta = 1,40 cm

densidade do material do cubo:

tendo em conta este valor e os dados da tabela, é provável queo cubo seja de ferro.

, , ,

,

V cm cm cm

cm

1 40 1 40 1 40

2 744 3

# #=

=

, ,

, /

dVm

cmg

g cm

2 744 21 41

7 80

3

3

=

=

=

6.3 (B)A determinacão da massa é feita directamente na balança.

Para a determinação do volume foi necessário medir a sua aresta e depoiscalcular o volume, pelo que a sua determinação é indirecta.

10

5

20

5



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase50

1.

1.1.

Não existe propagação de som porque o som necessita de um meio matemadeira, água, etc.) para se propagar e na Lua “não existe atmosfera aou seja, a atmosfera é praticamente inexistente.

1.2.

Efeito de estufa.

1.3. (B)No texto refere-se que o albedo médio da Lua é de apenas 11% e qparte da luz proveniente do Sol é absorvida pela superfície lunar. Tareferido que a espessa camada de nuvens que envolve Vénus reegrande quantidade da luz proveniente do Sol.

1.4. (D)No texto refere-se que “a aceleração da gravidade à superfície da Lde 1/6 da que se verica à superfície da Terra”.

Como força gravítica e aceleração gravítica são directamente propoa força gravítica sobre um mesmo objecto na superfície da Lua é 1gravítica na superfície da Terra:

F g,Lua = (1/6) F g,Terra .

Ou, o que é equivalente,

F g,Terra = 6 F g,Lua .

1.5. (B)

nestas condições, a aceleração na

Lua seria maior do que na Terra...nestas condições, a aceleração nTerra é 6 vezes maior do que n

nestas condições, a aceleração nLua seria maior do que na Terr

nestas condições, a aceleração naLua seria igual à aceleração na Terra...

10

5

5

5

5



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase

2.

2.1. (D)As forças de interacção entre a Lua e o módulo de comando formam um paracção-reacção.

Logo, devem ter a mesma intensidade, exercerem-se uma num corpo e outrano outro corpo e apontar para lados opostos.

2.2.

período da órbita = 2,0 h

raio da órbita = 1,9 # 106 m

, , ,

, , /

, /

, /

velocidade dom dulo de comando per odo da rbita

per metro da rbita

sm

m s

m s

m s

2 0 60 60 2 3 14 1 9 10

60 603 14 1 9

10

1 657 10 10

1 657 10

óí ó

í ó

6

6

3 6

3

# #

# # #

#

##

# #

#

=

=

=

=

=

-

, ,

, /

, /

velocidade angular do m dulo de comando per odo da rbita

ngulo descrito pelo raio num per odo

srad

rad s

rad s

2 0 60 60 2 3 14

60 603 14

8 72 10

óí ó

íâ

4

# #

#

#

#

=

=

=

= -

(A) Verdadeira.O período é o tempo de uma volta completa que neste caso são2,0 h = 2 × 3600 s = 7200 s = 7,2 × 10 3 s.

(B) Falsa.A velocidade é uma grandeza vectorial tangente à trajectória pelo que numatrajectória circular está constantemente a mudar de direcção.

(C) Falsa.A distância percorrida em duas horas corresponde ao perímetro da órbita, nãoao raio...

(D) Verdadeira.A resultante das forças (neste caso a resultante é igual à força com que a Luaatrai o MC) é sempre perpendicular à trajectória em cada ponto.

Esta força apenas muda a direcção da velocidade do MC, não fazendo variar asua energia cinética. Ou seja, não realiza trabalho.

(E) Verdadeira.

T

T

2

2

~r

~ r

=

=

O produto da velocidade angular pelo período é constante e igual a 2p...

(F) Falsa.A velocidade é independente da massa, depende apenas da distânciapercorrida numa volta completa e do respectivo intervalo de tempo.

(G) Verdadeira.Ver cálculos junto à gura acima.

(H) Falsa.O movimento é circular uniforme. A magnitude da velocidade é constante,logo, a energia cinética é constante.

5

10



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase52

2.3.

A

B

v = 0,50 m/s

v = 0,00 m/s

início

final ângulo entre a força e o deslocamento = 18

AB = 0,51 m

energia cinética final - energia cinética ini

variação da energia cinética entre A e B:

variação da energia potencial entre A e B:

variação da energia mecânica:

como a variação da energia mecânica é igual ao trabalho das forçasnão conservativas (força de atrito, neste caso), vem:

m = 0,200 kg

F, força deatrito

8,16 10 J 2

#--

, , , ,

, ,

,

, J

0 2 1 0 200 0 50 0 100 0 50

0 100 0 25

0 025

2 5 10

2 2

2

# #

#

#

- =-

=-

=-

=- -

2,5 10 , 10,66 J J8 16 10 2 2# # #- + - =--- ^ h

, ,

, , ( )

, ,

, ,

,

cosF

F

F

F

N

10 66 10 0 51 180

10 66 10 0 51 1

10 66 10 0 51

0 51 10 66 10

0 21

2

2

2

2

# # #

# # #

# #

#

c- =

- = -

=

=

=

-

-

-

-

2.4.

2.4.1. (C)Para haver força electromotriz induzida é necessário que exista varde uxo magnético. Quanto mais depressa variar o uxo, maior é oda força electromotriz induzida, sendo maior a energia que o circui

disponibilizar.

2.4.2.É necessário uma onda portadora para transportar os sinais.Na chamada modulação de frequência (FM), a frequência da onda palterada de modo a representar a informação que se pretende transmiNa modulação de amplitude (AM), é a amplitude da onda portadora qalterada.

3.

3.1.

3.1.1 (C)Pela análise do gráco verica-se que no instante t 1 todos os intervreacção têm a mesma concentração.Verica-se uma situação de equilíbrio quando as concentrações se constantes ao longo do tempo, o que acontece a partir de t 3.

No instante t 5 a concentração de HI aumenta bruscamente por ter adicionado HI nesse instante ao sistema.

5

10

5

20



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase

3.1.2.

, , ,

,

K H I

HI

0 107 0 107 0 786

5 40 10

ce e

e

2 2

2

2

#

#

#

=

=

=

6 6

6

@ @

@

sistema emequilíbrio

,

, ,

HI

H I

0 786

0 107 0 107

e

ee 2 2

=

==

6

66

@

@@

3.2.

3.2.1. (C)O úor e o iodo pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica pelo que

ambos têm o mesmo número de electrões de valência.3.2.2.

O espectro apresenta riscas na zona do infra-vermelho (IV), do visível e doultravioleta (UV).

Quando um electrão do átomo de hidrogénio absorve energia, na forma deradiação com energia na quantidade adequada, é excitado para níveis de energiasuperior.

Quando o electrão transita de níveis de energia superiores para níveis de energiainferiores emite energia na forma de radiação, a que corresponde no espectro umarisca, com uma certa frequência.

O espectro é descontinuo porque a cada transição corresponde um determinado valor de energia: a energia está quantizada, é descontínua.

3.2.3. (A)

H 3O+ cede 1 protão H +

a F - e transforma-sena base 2

ácido 1 ácido 2

base 1base 2

HF cede 1 protão H + a H 2O e transforma-sena base 1

10

5

20

5



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase54

4.

4.1.

4.1.1.

O volume a ser medido corresponde ao intervalo contido entre 250,00 mL - 0,15 mL = 249,85 mL

e250,00 mL + 0,15 mL = 250,15 mL

ou seja, está contido no intervalo [249,85 ; 250,15] mL.

4.1.2. (D)

Devem medir pela parte inferior do menisco…

4.2.

massa molar do soluto, M = 248,22 g/mol

quantidade de substância, n, que é necessário dissolver:

massa, m, correspondente a esta quantidade de substância:

concentração de soluto pretendida, c = 3,00 # 10–2 mol/dm3

V = 250,00 cm3

, ,

,

,

cm dm

cm dm

dm

dm

1 1000

1

250 00 250 00 1000

1

1000 250 00

0 25000

3 3

33

3

3

#

=

=

=

=

, ,

, ,

, ,

,

dmmol

dmn

n dm

mol dm

mol

mol

13 00 10

0 25000

13 00 10 0 25000

3 00 0 25000 10

0 750 10

3

2

3

3

3 2

2

2

#

# #

# #

#

=

=

=

=

-

-

-

-

,

,

, ,

, ,

,

,

,

mol

g

molm

mmol

g mol

g

g

g

g

1

248 22

0 750 10

1 248 22 0 750 10

248 22 0 750 10

186 165 10

1 86 10 10

1 86

2

2

2

2

2 2

#

# #

# #

#

# #

=

=

=

=

=

=

-

-

-

-

-

5

5

10



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase

4.3.

4.3.1. (B)

c = 3,00 # 10–2 mol/dm3

a quantidade de soluto no volume V que se retirou do balão de 250 mL é

a quantidade de soluto, n, deve ser igual no volume V da soluçãoque se retirou do balão de 250 mL e no de 50 mL...

retira-se um certo volume V desta solução...

e dilui-se até perfazer 50,00 cm3 noutro recipiente...

250,00 cm3

50,00 cm3

a quantidade de soluto no balão de 50 mL é

estas duas quantidades têm de ser iguais..., logo:

convertendo para cm3 , vem:

,

,

n c V

dmmol V dm

Vmol

3 00 10

3 00 10

23

3

2

#

# #

#

=

=

=

-

-

, ,

, ,

n c V

dm

mol dm

mol

6 00 10 0 05000

6 00 10 0 05000

33

3

3

#

# #

# #

=

=

=

-

-

, , ,

, , ,

lomlomV

mdV

3 00 10 6 00 10 0 05000

3 00 106 00 10 0 05000

3 2

2

33

# # #

#

# #

=

=

--

-

-

, , ,

,

, ,

mcV

mcV

3 00 106 00 10 0 05000 1000

3 00 10

6 00 10 50 00

2

33

2

33

#

# # #

#

# #

=

=

-

-

-

-

4.3.2. (C)Para medir volumes com rigor quando se retira uma solução de um balãovolumétrico utiliza-se uma pipeta.

5.1. (A)

solubilidade do NaCl é 36,0 g de NaCl por 100 g de água

250 g de água ficam saturados se a massa do soluto for:

250 g de água

90,0 g de NaCl

,

,

gg

gm

m g

10036 0

250

90 0

=

=

Portanto, toda a massa de NaCl pode dissolver-se.

5

5

5



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase56

5.2.

1,0 # 10–3 mol 2,5 # 10–3 mol

1,0 # 10–3 mol

0,100 mol/dm3

como a proporção entre HCl e NaOH é de 1 mol para 1 mol, a quantidade de de HCl que reage é igual à de NaOH que reage:

fica por reagir:2,5 × 10-3 mol - 1,0 × 10-3 mol = 1,5 × 10-3 mol

a concentração de ácido na solução resultante é, pois, 1,5 × 10-3 mol em 35

o HCl está, portanto, em excesso

como o HCl é um ácido forte, a ionização do HCl é praticamente totaldeste modo, a concentração de HCl é igual à do ião H +

o pH correspondente a esta concentração vale:

a quantidade de HCl na solução antes da reacção é:

volume

concentração

quantidadede substância


25,0 cm335,0 cm3

, , ,

,

dmdmmol mol

mol

0 0250 0 100 0 00250

2 5 10

33

3

#

#

=

= -

, ,

, ,

, /

ccm

mol

dmmol

mol dm

35 0 1 5 10

0 0350 1 5 10

4 29 10

3

3

3

3

2 3

#

#

#

=

=

=

-

-

-

( , )

,

log pH 4 29 10

1 4

2#=-

=

-

20



2008, 2.ª fase

2008, 2.ª fase

6.

m = 8,0 kgm = 0,600 kg

h = 2,00 m

diminuição de energia potencialna queda do corpo C:

energia recebida pelobloco de prata:

, ,m g h

J

8 0 10 2 00

160

# #=

=

, , ,

Q m c

J

0 600 2 34 10 0 80

112

2

# #

# # #

Oi=

=

=

%

dimren entoenergia fornecidaenergia recebida

J J

100

160 112

100

70

#

#

=

=

=

0,80 C O ci =

2, 34 10ckg C

J

prata

2#

c

=

20



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase58

1.

1.1.

Consiste na reacção entre dois núcleos de pequena massa (de hélio, pororiginando núcleos de maior massa e libertação de elevada quantidadenergia.

1.2. (C)A temperatura da superfície de uma estrela está relacionada com oradiação mais intensa emitida pela estrela.No espectro visível, a sequência de cores é a seguinte, do menor cmaior c.d.o.: violeta, azul, verde, amarelo, vermelho.A radiação azul tem, pois, menor comprimento de onda que a radia

vermelha. Como a temperatura diminui à medida que aumenta o cúnica alternativa correcta é a C.

2.

2.1. (A)

volume V

m, massa de CO 2 no volume V de ar

M = 44,0 g/mol, massamolar do CO 2

por definição de percentagem em volume, tem-se:

portanto, a percentagem de CO 2 em volume vale:

qual é a quantidade n de CO 2...? E o respectivo volume...?

ou seja, a quantidade n de CO 2 é:

e o volume desta quantidade n de CO 2 é, tendo em conta adefinição de volume molar:

ar

100 volume de ar

volume de CO 2#

massa molar do COquantidade de subst nciade CO

massa de uma amostra de CO

Mn m

n Mm

â 2 2=

=

=

,n m

44 0=

100 , 10 volume de ar

volume de COV

m V44 0 m 2

#

#

Vm

#=

,

V n

m V44 0

CO CO

m

2 2#

#

=

=

V volume molar

quantidadede subst nciadeg volume de g s

Vn

Vâ áá

m

mCO

CO

2

2

=

=

=

10

8

8



2007, 1.ª fase

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 doseguinte modo:

CF 2Cl 2 CF 2Cl Cl+

radiação UV

Por sua vez, os átomos de cloro, que são muito reactivos, reagem com as moléculasde ozono igualmente presentes na estratosfera, formando oxigénio molecular eóxido de cloro:

O3Cl + O 2ClO +

O óxido de cloro também é muito reactivo e reage com outras moléculas de ozono, formando novamente cloro:

O3ClO +

2O 2Cl +

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 O 2 , reduzindo a concentração de ozono na estratosfera.Uma única molécula de CFC pode originar a decomposição de muitos milhares demoléculas de ozono.

2.3.

H 2O

número atómicodo oxigénio = 8

número atómicodo carbono = 6

H O

CO 2

C H O O

O OC H OH

H O

H

(A) VerdadeiraDois pares não ligantes por cada átomo de oxigénio... logo 4 pares ao todo porcada molécula de CO2.

(B) Verdadeira1 par por cada átomo de H...

(C) FalsaH2O tem geometria angular e CO2 tem geometria linear.

(D) FalsaExistem dois pares de electrões não ligantes em cada átomo de oxigénio.

(E) FalsaA molécula é simétrica... não há qualquer razão para as ligações teremdiferentes comprimentos...

(F) FalsaH2O tem geometria angular (104°) e CO2 tem geometria linear (180°).

(G) Verdadeira2 + 2 = 4 electrões ligantes nos dois átomos de H e 4 electrões não ligantesno átomo de O.

(H) VerdadeiraHá dois pares não ligantes por cada átomo de O...

12

10



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase60

2.4. (C)

número atómido oxigénio =

1s 2 2s 2 2p4 1s 2 2s 2 2p 2 1s 1


no mesmo período, C antes de O...

número atómicodo hidrogénio = 1

H C O

O raio atómico tende a diminuir ao longo de um período... A primeira energia de ionização tende a aumentar ao longo de um Os iões negativos mono-atómicos têm mais electrões que os respectilogo devem ter maior raio...

2.5.

2.5.1. (D)

mais ácida...menor pH... maior pOH

constante para qualquer soluçãoaquosa (depende da temperatura)

K H O OH w 3 #= + -6 6@ @

8

8



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase

2.5.2.

volume da soluçãoácida a titular = 100 mL

pH solução ácidaa titular = 3,3

concentração da solução ácida a titular:

quantidade n de H 3O+ em 100 mL da solução a titular:

no ponto de equivalência, tem-se:

como o NaOH é uma base forte, encontra-se praticamente tododissociado, 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:

volume de titulante = ?

NaOH (aq)

concentração do titulante = 0,005 mol/L

, /

log pH H O

H O

mol L

10

10

5 01 10

.

pH

3

3

3 3

4#

=-

=

=

=

+

+ -

-

-

6

6

@

@

, ,

, ,

,

,

n L

mol L

mol

mol

mol

5 01 10 0 100

5 01 10 0 100

5 01 10 10

5 01 10

H O4

4

4 1

5

3# #

# #

# #

#

=

=

=

=

-

-

- -

-

+

,

n n

n mol 5 01 10

H O OH

OH 5

3

#

=

= -

+ -

-

, ,

, ,

, ,

, ,

,

,

,

L mol

Vmol

V

L mol

mol

molmol L

L

L

L L

mL

10 005 5 01 10

10 005

5 01 10

0 005 5 01 10 1

0 005 5 01 10

5 10 5 01 10

5

5 01

10 1 0 10

10

5

5

5

5

3

5

2

2

#

#

# #

#

#

#

#

#

=

=

=

=

=

==

=

-

-

-

-

-

-

-

-

( ) ( ) 2 ( )H O aq OH aq H O aq 23 ?++ -

12



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase62

2.5.3 (C)

2 ( ) ( ) 2 ( ) SO g O g SO g 2 2 3"+

n.º de oxidação do O = -2

n

n

n

2 2 0

4 0

4

#+ - =

- =

=

^ h n

n

n

3 2 0

6 0

6

#+ - =

- =

=

^ h

SO 2 SO3

3.

3.1.

área = 4,0 m 2

potência da radiação absorvida pelos colectores de 4,o m 2:

em 12 horas, a energia absorvida pelos colectores vale:

energia que a água recebe para aumentar de temperatura,ao fim de 12 horas:

rendimento do processo:

m = 150 kg

aumento de temperatura = 30 °C

(ao fim de 12 h)

800 W/m 2

4,0 3200m

W m W800 2

2# =

Wsegundo

joules

s J

hs

Js

3200 13200

13200

12 1

3200 12 3600# # #

=

=

Q m c

kgkg C

JC 150

4185 30

# #

##

#

O

cc

i=

=

1,38 10 J8#=

1,88 10 J 7 #=

,

,

, % J

J

1 38 10

1 88 10 100

13 6

8

7

#

##=

=

100dimren entoenergia recebida pelo colector energia recebida pela guaá

#=

3.2.

Condução térmica:

Em todos os objectos, as particulas têm energia cinética, devido aos seu

movimentos (nomeadamente de vibração). Quando uma zona de um oé aquecida, as partículas aumentam de energia cinética e agitam-se mintensamente, agitando também as partículas vizinhas e transferind

para essas partículas.

Esta transferência de energia de umas partículas para as adjacentes ochaver transporte de matéria e propaga-se ao longo de todo o objecto, sendde propagação dependente da condutividade térmica do material de qucorpo.

8

12

10



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase

4.

4.1.

20,0 m

20,0 m g = 10 (m/s)/s

velocidade em B = v 0

variação de energia potencial + variação de energia cinética = 0

como se admite que não há dissipação de energia, podemos escrever para o percurso AB (considerando o nível 0 para energia potencial em B):

entre B e C, o corpo move-se como um projéctil lançado horizontalmente;no referencial indicado, as equações do movimento são (considerando queo instante inicial corresponde ao instante em que passa em B):

portanto, a altura H vale:

quando atinge o ponto C, no instante tC , tem-se:

resolvendo o sistema, obtém-se:

aceleração constante, para baixo

O x

y

,

x v t

y y a t

x v t

y t

2 1

20 0 2 1 10

x

y

B

0

0 2

2

=

= +

=

= + -^ h

*

*

,

,

v t

t

20 0

0 20 0 5 B C

C 2

=

= -)

,

,

,

, , /

,

v t

t

v t

t

v m s

t s

20 0

20 0 5

20 0

4

2 20 0 10 0

2 0

BC

C

BC

C

B

C

2

=

=

=

=

= =

=

***

,

,

H g

v

m

2

20 10 0

5 0

B 2

2=

=

=

m g H m v

m g H m v

m g h m v

g H v

H g

v

0 2 1 0 0

2 1 0

2 1

2 1

2

B

B

B

B

B

2

2

2

2

2

- + - =

- + =

- =-

=

=

^ `h j

H

O esquema não está, evidentemente, à escala...(a altura H é 1/4 da altura h).

14



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase64

4.2.

4.2.1.

Neste item há um lapso no exame, uma vez que nenhum dos gráficos rresposta correcta.

a energia potencial depende da altura y (considerando onível 0 de energia potencial na origem do referencial):

como m e y0 são positivos, esta função do 2.º grau tem um primeiro termo positivo e um segundo termonegativo (termo do segundo grau, t 2), para valores positivos de t;

a função quadrática pode ser representada por uma parábola, com concavidade para baixo quando o termodo segundo grau é negativo:

O x

y

E m g y

m g y a t

m y t

m y t

m y m t

m y m t

2 1

10 2 1 10

10 5

10 10 5

10 50

p

y0 2

0 2

0 2

0 2

0 2

#

=

= +

= + -

= -

= -

= -

`

^`

^

j

h j

h

E p

t4.2.2. (B)

variação de energia potencial + variação de energia cinética =

como se admite que não há dissipação de energia, podemos escreve para a queda EF (considerando o nível 0 para energia potencial em

E m g h p =

0E p = E m 2 1

C =

0EC =

m g h m v

m g h m v

m g h m v

g h v

v g h

v g h

0 2 1 0 0

2 1 0

2 1

2 1

2

2

2

2

2

2

2

- + - =

- + =

- =-

=

=

=

^ `h j

8

8



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase

4.2.3. (B)

O x

y

g = 10 (m/s)/s

em rigor, nos gráficos estão representadas as componentes escalaresda velocidade e da aceleração, respectivamente v y e ay , no eixo Oy

ay

v y

ay

v y

ay

v y

ay

v y

v y é sempre negativa (aponta para baixoe a sua magnitude é cada vez maior...)

v = 0

v cada vezmaior...

ay = - 10 é negativa e constante...

N.B.: Se nos grácos estivessem representadas as magnitudes (ou módulosda velocidade e da aceleração), geralmente simbolizadas respectivamente porv e a, a opção (C) estaria correcta… o que não foi o caso, de acordo com achave indicada pelo Gabinete de Avaliação Educacional (GAVE).

8



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase66

4.3. (C)O tempo de queda depende apenas da altura. Ou seja, quer na queEF quer no lançamento horizontal segundo a parábola BC, o tempoo mesmo.

20,0 m

20,0 m g = 10 (m/s)/s

velocidade em B = v 0

O x

y

,

,

,

x

y y t

x

x

t x

0

5

0

0 20 0 50

20 0 5 0

2 0

0

2

=

= -

=

= -=

==

= s t

)'

'

'

,

,

,

,

,

,

x v t

y y t

v t

t

v t

t

v t

t s

5

20 0

0 20 0 5

20 0

20 0 5

20 0

2 0

B

B C

F

F

F

C

B C

C

B C

C

0 2

2

2

=

= -

=

= -

=

=

=

=

)

)

)

)

O x

y

g

v = 0

v cada vezmaior...

5.

5.1.

5.1.1. (D)A luz que é feita incidir no interior da bra reecte-se totalmente esucessivamente na parede da bra.

5.1.2. (B)

i, ângulo de incidência (ângulo crítico, θc , neste caso)

i

r, ângulo de refracção

ângulo crítico = ângulo de incidência quando o ângulo de refracç

núcleo da fibra

revestimento da fibra

meio transparenteíndíce de refracção

meio transparenteíndíce de refracçã

, ,

,

,

° , ,

sin sin

sin

sin

sin sin

r i

1 53 1 48

90 1 53

1 48

90 1 48 1 53

°

c

c

i

i

=

=

=

5.2.

Nas comunicações via satélite utilizam-se microondas (ondas electromcom frequência da ordem de 1 GHz a poucas centenas de GHz) porqueondas de algumas destas frequências não são nem absorvidas nem refna atmosfera de modo significativo, permitindo a comunicação de sinsatélites para a superfície da Terra.

10

8

8

10

8



2007, 1.ª fase

2007, 1.ª fase

6.

6.1. (B)

temperatura aumenta, K c diminui, a concentração dos reagentes aumenta...

temperatura diminui, K c aumenta, a concentração do produto e o rendimento aumentam...

temperatura diminui, K c aumenta, concentraçãodo produto aumenta (reacção directa)...

falso... a relação é inversa mas não é inversamente proporcional(para o ser era necessário que K c × T = constante, o que não é o caso)

temperatura aumenta... K c diminuiconcentração do produto NH 3 (numerador) diminui...e concentração dos reagentes H 2 e N 2 (denominador) aumenta...

K H N

NH c

e e

e

23

2

3 2

#=

6 6

6

@ @

@

6.2.

o reagente limitante é o sulfato de cobre (II) penta-hidratado(é necessário 1 mol por cada cada 4 mol de amoníaco e apenas há0,02 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):

a massa de 0,02 mol de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado vale:

quantidade de amoníaco presente no volume de 8,0 mL:

massa molar = 245,6 g/mol8,0 mL

15,0 mol/dm3

0,02 mol 0,12 mol


, ,

, ,

, ,

,

mL dm

moldm

dmmol

mol

mol

8 0 15 0

8 0 1000

1 15 0

10008 0 15 0

0 12

33

3##

#

=

=

=

, ,

, ,

,

molmol

gg

g

0 02 245 6

0 02 245 6

4 9

# #=

=

,

,

mol de Cu NH So H O

mol de CuSo H O

n mol

n mol

1

1 5 0 02

0 02

3 4 4 2

4 2

$

$=

=

^ h

8

14



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase68

1.

1.1.

As duas principais razões indicadas no texto são:

(1) o esgotamento dos combustíveis fósseis, o que irá provocar uma crisenergética;

(2) a emissão de gases que aumentam o efeito de estufa, como o CO 2 , dqueima de combustíveis, o que pode provocar alterações climáticas glob

1.2. (B)Os gases com efeito de efeito de estufa absorvem radiações de elec.d.o. (infravermelhas) emitidas pela superfície terrestre, contribuiaquecimento da atmosfera.

2.

2.1.

40,0 g

2,50 mol

quantidade n de metano correspondente a 40,0 g de metano:

por cada 1 mol de metano que reage, pode obter-se 2 mol de vapor de água, se a reacção for completa;logo, por cada 2,50 mol de metano, seria possível obter 5,0 mol de á

como o volume molar, em condições PTN, é 22,4 dm3 /mol, os 5,0 mágua ocupam o volume de:

como apenas se obteve 78,4 dm3 de água, o rendimento da reacção


M = 16,0 g/mol

78,4 dm3

, ,

, ,

,

molg

n g

n mol

mol

1 16 0 40 0

16 040 0

2 50

=

=

=

5,0 ,

112molmol

dmdm

22 4 33

# =

,

100 70, 0%dm

dm

112

78 43

3

#

=

2.2.

2.2.1. (C)

CH 2Cl 2

1s 2 2s 2 2p6 3s 2 3p x 2 3py 2 3p z 1 1s 2 2s 2 2p 2


número atómicodo cloro = 17

l m para l = 0, m só pode

sim, desde que não seja num estado de energia mínima!

10

8

12

8



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase

2.2.2. (C)

transições com emissão ouabsorção de radiaçãona zona da luz visível

incorrecto... basta ver a escala no eixo da energia...

incorrecto... o azul é visível e esta transição não ocorre para o nível n = 2...

Só “resta” a opção (C)...

visível...

2.2.3. (B)Se a energia do fotão que incide no electrão for igual à energia de ionização, oelectrão é arrancado do átomo.Se não “sobrasse” energia, o electrão caria com energia cinética nula... Claroque esta é uma situação “ideal”, que ocorre apenas no contexto de um modelomatemático muito simples para as transições electrónicas. Na realidade, ocomportamento dos átomos é bem mais complexo!

2.2.4.

Os quatro elementos da tabela pertencem ao mesmo grupo da TP, o grupo 17. O flúor é o elemento de menor número atómico, seguindo-se o cloro, o bromo e o iodo, por ordem crescente de número atómico.

Como se observa na tabela, ao longo do grupo, a 1.ª energia de ionização diminui.Este facto está relacionado com o aumento do número de camadas electrónicas,a que correspondem electrões de valência cada vez mais afastados do núcleo,ou seja, atraídos de modo mais fraco pelos respectivos núcleos. Quanto maisafastados do núcleo estão os electrões de valência, menor energia é requerida paraionizar os átomos.

8

10

8



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase70

3.

3.1. (D)O peso do corpo (força gravítica) é uma força conservativa.Uma força conservativa é uma força que, quando realiza trabalho, uma variação de energia potencial num sistema.Por denição, essa variação de energia potencial é simétrica do traforça conservativa: a energia potencial “acumula” a energia associtrabalho da força.Assim, quando um corpo aumenta de altura, o trabalho do peso é na variação de energia potencial é positiva (é “guardada” energia nocorpo-Terra, na forma de energia potencial).Pelo contrário, se o corpo diminui de altura, o trabalho do peso é nvariação de energia potencial é positiva (a energia “guardada” no sa aparecer...).

3.2. (A)

entre A e B...

nível 0de energia potennão havendo dissipação de energia

entre A e B, tem-se:

variação de energia potencial + variação de energia cinética = 0

E m g h p =

E m g h 2 p =

0Ec =

E m v 2 1

c B 2=

m g h m g h m v

m gh

m g h m v

m g h h m v

m g h h m v

m g h m v

g h v

g h v

v g h

2 2 1 0 0

2 2 1

0

2 2 1

2 2 2

2 1

2 2 1

2 2 1

B

B

B

B

B

B

B

B

2

2

2

2

2

2

2

- + - =

- =- -

- =-

- =-

- =-

=

=

=

` `

``

`

`

j j

jj

j

j

3.3.

entre C e D...

m = 50,0 kg

ângulo entre aresultante das forçae o deslocamento =

aceleração = 3,0 (m/s)/s

soma das forças (igual à força de atrito; pes

de reacção da mesa estão equilibradas)= m × a = 50,0 kg × 3,0 (m/s)/s = 150

utilizando a lei do trabalho-energia, temos, para o percurso entre C e D:

variação de energia cinética = trabalho da soma ou resultante das forç

variação de energia cinética = 150 × 12,0 × cos 180°

variação de energia mecânica = - 1800 J

como a variação de energia potencial entre C e D é nula, a variação da energmecânica é igual à variação da energia cinética:

= 150 × 12,0 × (-1)= - 1800 J

CD = 12,0 m

v v = 0F /

F /

8

8

14



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase

4.

4.1. (B)A velocidade é sempre tangente à trajectória e a força gravítica da Terra sobreo satélite aponta para o centro da Terra.

4.2. (B)Os grácos representam os módulos da velocidade do satélite e da forçagravítica que sobre ele actua, não a “variação” dos módulos. De facto, comoa velocidade mantém sempre o mesmo módulo, neste movimento circular euniforme, esse módulo não varia... O mesmo sucede com o módulo da força,

4.3.

raio da órbita = 8,4 × 106 m

a força gravítica no satélite é dada pela lei da gravitação universal:

por outro lado, a lei fundamental do movimento permite exprimir essa

força (que é a única a actuar no satélite) em função da aceleraçãoe da massa do satélite:

a partir das duas equações anteriores, vem:

tendo em conta que a aceleração centrípeta do satéliteé dada por v 2 /r, podemos calcular v:

aceleração(constante, centrípeta)

velocidade do satélite = ?

ar

v C

2=

F m asat lite sat liteé é #=

F Gr

m msat lite Terra 2

é #=

Gr

m mm a

Gr

ma

sat lite Terrasat lite sat lite

Terrasat lite

2

2

é é é

é

#

#=

=

,

, ,

, /

G r

m

r

v

Gr

m v

v Gr

m

m s

8 4 10

6 67 10 5 98 10

6 89 10

Terra

Terra

Terra

2

2

2

6

11 24

3

#

# # #

#

=

=

=

=

=

-

8

8

12



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase72

5.

5.1.

velocidade do som = 340 m período = 2 # 10-3 s = 2 ms

amplitude nm

m

10

10 10 9#

=

= -

(A) Falsa.A distância entre pontos do ar, consecutivos, que estão em fase (“estado de vibração”) é dada pelo comprimento de onda, a distâncpor uma onda sonora num período.Essa distância vale, para o sinal cujo período é 2,0 × 10–3 s:

340 m/s × 2,0 × 10–3 s = 0,680 m

(B) Falsa.O período é 2,0 × 10–3 s.

(C) Verdadeira.

O comprimento de onda é a distância percorrida por uma onda soperíodo:340 m/s × 2,0 × 10–3 s = 0,680 m

(D) Verdadeira.A amplitude (afastamento máximo da posição de equilíbrio) é 10 n

(E) Verdadeira.A equação fundamental das ondas é, precisamente:

c.d.o. da onda × frequência da onda = velocidade da onda0,680 m × 1/(2,0 × 10–3 s) = 340 m/s

(F) Falsa.A velocidade de propagação da onda depende apenas da elasticidanão depende nem da frequência nem da amplitude.

(G) Falsa.A frequência da oscilação é 1/(2,0 × 10–3 s) = 500 Hz .

(H) Verdadeira.340 m/s × 5,0 s = 1700 m

N.B.: Na realidade, as partículas de ar não oscilam em torno de pomédias, numa onda sonora. É a pressão de ar que oscila, em cadano tempo e no espaço. O modelo f ísico-matemático utilizado nesteuma simplicação da propagação do som no ar, sem qualquer inuresolução numérica das questões.

5.2.

A variação de pressão no ponto em que está colocado o microfone faz vmembrana no interior do microfone (ou um sensor electrónico cuja reseléctrica dependa da pressão de ar).

A oscilação da membrana faz variar a posição de uma bobina (fio enrrelação a um íman fixo. O fluxo do campo magnético criado pelo ímandeste modo, no interior da bobina, à medida que a bobina oscila.

Quando há variação de fluxo magnético na bobina, cria-se uma corren(corrente eléctrica induzida), variável no tempo, transportando caractonda sonora (período e amplitude).

5.3. (C)Numa onda de alta frequência (onda portadora), pode modicar-sfrequência (modulação de frequência, FM) ou a amplitude (modulaamplitude, AM) de modo a representar sinais variáveis no tempo.

10

12

8



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase

6.

6.1.

6.1.1.

V = 45 L pH = 6,80

pretende-se baixar o pH para ointervalo [6,20; 6,40]

cálculo da concentração de H 3O+ nos 45 L de água:

cálculo da quantidade de H 3O+ nos 45 L de água:

quantidade de H 3O+ final nos 45 L de água:

concentração de H 3O+ final nos 45 L de água:

pH final nos 45 L de água:

adicionaram 1,4 cm3 de HCl,concentração 1,0 # 10-2 mol/L

,

, /

log

log

pH H O

H O

H O

mol L

6 80

10 1

1 585 10

,

3

3

3 6 80

7 #

=-

=-

=

=

+

+

+

-

6

6

6

@

@

@

cálculo da quantidade de H 3O+ adicionada à água:

, ,

, ,

,

,

V c cm L mol

L L

mol

mol

mol

1 4 1 0 10

1 4 1000

1 1 0 10

10 1 4 10

1 4 10

3

2

2

3

2

5

# ##

##

#

#

=

=

=

=

-

-

-

-

,

,

V c L L

mol

mol

45 1 585 10

7 13 10

7

6

# ##

#

=

=

-

-

7,13 10 1,4 10mol mol 5 6# #+ --

, , , ,

,

, /

L mol mol

L mol mol

L mol

mol L

45 7 13 10 1 4 10

45 7 13 10 1 4 10

45 2 113 10

4 695 10

5 6 5 6

5

7

# # # # #

#

#

+=

+

=

=

----

-

-

,

.

.

log pH 4 695 10

6 33

6 33

,

,

7 #=-

=- -

=

-

^ h

6 @

6.1.2.

O cloreto de sódio é um sal muito solúvel em água que se dissocia quasecompletamente, originando iões Cl- e Na+.

Estes iões não reagem com a água, pelo que não há alteração do pH.

14

10



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase74

6.2. (A)

V = 45 L

dureza da água = 200 mg/L = 0,200 g/L

[Ca 2+ ] = 200 mg/L k s = 4,5 # 10-9

(em iões Ca 2+ , massa molar = 40,0 g/mol)

quantidade de substância de iões Ca 2+ correspondente a 0,200 g:

concentração de iões Ca 2+:

por definição de produto de solubilidade, tem-se:

produto de solubilidade:

substituindo valores e resolvendo em ordem a [CO3 2- ], vem:

, ,

, ,

molg

n g

n g

g mol

140 0 0 200

40 00 200 1#

=

=

K Ca COs 2

3 2

#= + -6 6@ @

K Ca COs 2

3 2

#= + -6 6@ @

, ,

,

, ,

,

,

, /

CO

CO

mol L

4 5 1040 0

0 200

40 00 200

4 5 10

40 0 200 104 5 10

93 2

3 2

9

3

9

# #

#

#

#

=

=

=

--

--

-

-

`

c

j

m

6

6

@

@

, ,

mol40 0

0 200=

0, 200 / ,

, /g L mol L

40 00 200

=

6.3. (B)

reacções que representam o carácter anfotérico do ião HCO3-

comportamento ácido (cede protões H +):

comportamento básico (recebe protões H +):

ácido 1

ácido 1

base 1

base 1

( ) ( ) ( ) ( )HCO aq H O aq H O aq CO aq 3 2 3 3 2

E ++ -+-

( ) ( ) ( ) ( )HCO aq H O aq H O aq H CO aq 3 3 2 2 3E ++- +

O ião HCO3– é a base conjugada do ácido H2CO3

.O ião HCO3

– é o ácido conjugado da base CO32– .

6.4. (A) O poder redutor tem a ver com a capacidade de uma espécie químelectrões.Assim, a tabela permite concluir que o Mg cede electrões ao HCl (rmais facilmente que o Zn e este que o Cu (onde nem há reacção!)Logo, o Mg deve ter maior poder redutor comparado com o Zn e espoder redutor quando comparado com o Cu.A reacção que ocorre é a oxidação do metal (a espécie redutora oxos átomos dos metais transformam-se em iões positivos (Mg2+ e Zformando-se hidrogénio H2 a partir dos iões H+ que se encontram

8

8

8



2007, 2.ª fase

2007, 2.ª fase

Ciência na Internethttp://www.esa.int/esaCP/Portugal.html

http://www.chemis



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase76

1.

1.1. (D)(A) Errado. Da tabela, conclui-se que em cada litro de água do marde sódio e 1,29 g de magnésio. Há, pois, 10,70/1,29 = 8,3 vezes mde sódio do que de magnésio.(B) Errado. No texto arma-se que 97% da água está nos oceanosrestantes 3% estão nos rios, mas também nos lagos, glaciares, gecamadas polares, etc.(C) Errado. No texto arma-se que há 1,5 × 1021 L de água salgadem massa é matéria dissolvida. O cálculo apresentado em (C), 3,5%1,5 × 1021 L não se pode referir ao cloreto de sódio, pois em sítio aindica que há 3,5% em massa de cloreto de sódio na água do mar.(D) Correcto. No texto refere-se que a salinidade é o quociente entde sais dissolvidos e a massa de água, expresso em partes por miltexto indica que há 3,5% de sais, em massa, num quilograma (100

água do mar há 3,5% × 1000 = 35 g de sais. Logo, a salinidade é,35 g de sais por 1000 gramas de água do mar, ou seja 35 partes p

1.2. (C) RESPOSTA INCORRECTA...(A) Correcto. Há iões magnésio e cloro na água do mar, logo há Mg(B) Correcto. A destilação e a congelação envolvem mudanças de frespectivamente de líquido para vapor e de líquido para sólido.(C) Incorrecto. De acordo com o texto, é a dessalinização por osmoque é economicamente o processo mais viável.(D) Correcto. Como a água de rios apresenta muito menor teor de dissolvidos, nas zonas de descarga de águas de rios é de esperar msalinidade.

1.3.

1.3.1.

A incidência de radiação no vidro transparente e no tanque com água provoca a evaporação da água. O vapor de água assim formado mistura

ar e tende a saturar o ar, aumentando a humidade deste.O vapor de água no ar saturado, quando entra em contacto com o tecto passando novamente ao estado líquido e escorrendo ao longo do tecto padepósitos laterais. Nestes depósitos, obtém-se, pois, água dessalinizadaque apenas a água se evaporou, não os sais dissolvidos na água salgad

1.3.2.

Duas desvantagens:

Processo moroso, uma vez que a evaporação é lenta.

Necessita de radiação solar o mais intensa possível, o que não aconteceregiões da Terra.

Ainda outra desvantagem: seriam necessárias grandes áreas para do processo.

7

7

10

8



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase

1.4.

5,0 dm3 = 5,0 L

água do oceano

massa molar dos iões sódio = 22,99 g/mol

quantidade de substância de iões sódio, por litro de água do mar:

iões sódio na água do mar

iões cloreto na água do mar

em 5,0 L de água do mar, há 5 × 0,4654 mol = 2,327 mol de iões sódio,a que tem de corresponder igual quantidade de iões cloreto,no cloreto de sódio NaCl

massa de 2,327 mol de iões sódio:

massa de 2,327 mol de iões cloreto:

massa de 2,327 mol de NaCl:

concentração mássica de iões sódio na água do mar = 10,70 g/L

massa molar dos iões cloreto = 35,45 g/mol

quantidade de substância de iões cloreto, por litro de água do mar:

portanto, há excesso de iões cloreto, em relação a iões sódio

concentração mássica de iões cloreto na água do mar = 19,22 g/L

, ,

,

molg

n g

n mol

1 22 99 10 70

0 4654

=

=

, ,

,

molg

n g

n mol

135 45 19 22

0 5422

=

=

53,50 82,49 135,99g g g+ =

( ) ( ) ( )NaCl s Na aq Cl aq " ++ -

2,327 ,

82,49molmol

gg

135 45

# =

2,327 ,

53,50molmol

gg

1 22 99

# =

( )Na aq +

( )Na aq +

( )Cl aq -

( )Cl aq -

1.5. (B)

errado, não há conservação da carga...

errado, 3 O num lado e 4 O no outro...

errado, não há conservação da carga...

15

7



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase78

1.

1.6.

Mg Br

1s 2 2s 2 2p6 3s 2

número atómicodo magnésio = 12

grupo 2 2 electrões de valência

grupo 17 7 electrões de valência

2.º período 4.º período

número atómicodo bromo = 35

(A) Verdadeira.O bromo e o úor estão ambos no grupo 17 da TP.

(B) Verdadeira.No estado fundamental, no terceiro nível, ambos os electrões de vaem orbitais s. Em estados excitados, podem estar noutras orbitais,energia.

(C) Falsa.O ião brometo é um ião negativo (1 electrão em excesso; os átomotêm 7 electrões de valência). Logo, o ião brometo deve ter maior rátomo de bromo.

(D) Verdadeira.A energia de primeira ionização tende a aumentar ao longo do per(átomos cada vez mais pequenos... electrões de valência atraídos cmais fortemente). Como o magnésio e o cloro, estão no mesmo pe

o cloro maior número de electrões de valência, a energia de primedo magnésio deve ser menor do que a do cloro.

(E) Verdadeira.1 orbital no 1.º nível, 4 orbitais (uma s e três p) no 2.º nível, 1 orbnível. Portanto, 1 + 4 + 1 = 6 orbitais ao todo.

(F) Falsa.Uma orbital apenas pode ter 2 electrões...

(G) Falsa.O bromo está no 4.º período, logo não tem orbitais com n = 5.

(H) Verdadeira.

8



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase

2.

2.1.

velocidade do som na água = 1533 m/s

demora t segundos a atingir B

demora t + 9 segundos a atingir B

no ar, tem-se:

portanto, pode escrever-se o seguinte sistema de equações:

resolvendo o sistema, vem:

na água, tem-se:

velocidade do som no ar = 343 m/s

distância AB = d

v td

td 1533

=

=

v td

td343 9

=

=+

td

t d

1533

343 9

=

= +

Z

[

\

]]

]]

,

,

t d

td

t d

t t

d t

t t

d t

t t

d t

t t

d t

t

md

t s

1533

343 9

1533

343 9

1533

1533

343 9 1533

1533

343 3087 1533

1533

3087 1533 343

1533

1533 3433087

1533 2 59 3970

2 59

#

#

=

=+

=

=+

=

+ =

=

+ =

=

= -

=

-=

= =

=

^ h

*

*

)

)

)

*

)

12



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase80

2.2.

Duas diferenças:

As ondas sonoras são ondas mecânicas, que necessitam de um meio fímaterial para se propagarem, ao contrário das ondas electromagnéticas

podem propagar no vácuo.

As ondas sonoras propagam-se com uma velocidade muito mais reduz velocidade das ondas electromagnéticas.

2.3. (B)

~

= frequência angulaT = período f = frequência A = amplitude

, sin t x 2 0 10 24 π 2

#= -^ h

sin sin

sin

x A t x A

T t

x A f t

2

2

π

π

~

==

=

^`^

hj

h

(A) Errado. A amplitude é 2,0 × 10–2 m.(B) Correcto. A frequência angular é ω = 24 p rad/s = 75,4 rad/s.(C) Errado. O período do movimento é 24 p = 2 p /T , logo T = 2/24(D) Errado. A frequência angular é ω = 24 p rad/s = 75,4 rad/s.

3.

3.1. (C)

aumentando a temperatura,diminui NH 3 (”produto”)

aumentando a pressãaumenta NH 3 (”prod

comprimir...aumento de pressão,aumenta NH 3 (”produto”)

a síntese de NH 3 é exotérmica...aumentando a temperatura... fornece-se energia...diminui NH 3... logo a reacção directa é exotérmica

correcto, diminuindo θ aumenta NH 3

aumentando a pressão, aumenta NH 3...logo a reacção evolui no sentido directo

9

7

7



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase

3.2.

1,00 mol de N 23,00 mol de H 20 mol de NH 3

0,96 mol de N 2 2,88 mol de H 20,080 de NH 3

concentração de N 2 = 0,96/2 mol/L concentração de H 2 = 2,88/2 mol/L concentração de NH 3 = 0,080/2 mol/L

no início...

constante de equilíbrio:

concentrações no equilíbrio:

V = 2,0 L

no equilíbrio...

V = 2,0 L

( ) 3 ( ) 2 ( )N g H g NH g 2 2 3E+

, ,

,

,

K N H

NH

20 96

2 2 88

20 080

1 12 10

ce e

e

2 23

3 2

3

2

3

#

#

#

=

=

= -

`

`

j

j

6 6

6

@ @

@

3.3. (B)

quantidade de substância em 4,48 L de NH 3:

número N de moléculas de NH 3 nesta quantidade:

volume molar = 22,4 L/molcomdições PTN

1 mol de moléculas são 6,02 # 10 23 moléculasV = 4,48 L

NH 3

, ,

, ,

molL

n L

n mol

1 22 4 4 48

22 44 48

=

=

,

, ,

,

, ,

, , ,

mol culasmol

N

mol

N

mol culasmol

mol

mol culas

6 02 10 1 22 4

4 48

6 02 10 1

22 44 48

22 44 48 6 02 10

é

é

é

23

23

23

#

#

# #

=

=

=

3.4.

A síntese do amoníaco é uma reacção exotérmica que ocorre de acordo com aseguinte equação:

( ) 3 ( ) 2 ( )N g H g NH g 2 2 3E+

Como é uma reacção exotérmica, o rendimento é maior a baixa temperatura.

Aumentando a pressão favorece-se a reacção que faz diminuir a pressão, de acordocom o princípio de Le Chatelier. Ou seja: favorece-se a reacção que contribui paradiminuir o número de moléculas (menor número de moléculas, menor pressão),que é a reacção directa, uma vez que há 2 moles de moléculas no “produto” por cada 4 moles de moléculas nos “reagentes”.

Concluindo: baixas temperaturas e elevadas pressões podem aumentar orendimento da reacção. E, claro, a reacção pode ser mais rápida se se utilizar umcatalisador adequado.

12

7

14



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase82

3.5. (B)

número atómicodo azoto = 7

1s 2 2s 2 2p x 1 2py 1 2p z 1 1s 1

número atómicodo hidrogénio = 1

amoníaco, NH 3

H H

H H

H

H N

N

(A) Errado. O átomo central N tem 4 pares de electrões.

(B) Correcto.(C) Errado.(D) Errado. A molécula não é plana.

4.

4.1. (C)

massa total, m = 300 kgE p = m g h

E p = 0

h =

,

,

varia o de energia potencial

J

0 300 10 40 6

1 218 10

çã 5

# #

#

= -

=-

7

7



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase

4.2.

a aceleração no percurso AB é a componente da aceleração gravíticasegundo a direcção AB:

(o que perde em energia potencial,ganha em energia cinética!)

a lei do trabalho-energia, aplicada ao percurso AB, permite escrever:

este valor é inferior a 0,8 g = 0,8 x 10 m/s 2 = 8 m/s 2

conservação de energia mecânica entre A e B:

como se pede um “raciocínio energético”, é necessário utilizar a lei da

conservação da energia e a lei do trabalho-energia para obter este valor

g = 10

A

B

a

50°

40° ,

,

cosa g

g

g

40

0 77

0 77

#

#

c=

=

=

massa total, m = 300 kg

40,0 # cos40° = 30,64 m

40°

E p = 0

,

,

varia o deenergia potencial entre A e B

J

0 300 10 30 64

9 192 10

çã4

# #

#

= -

=-

çã é 9,192 10 varia o de energia cin tica entre A e B J4#=

,

, ,

, ,

,

tan trabalhod a resul te d as for as varia od e e nergia c in tica

m a AB

a

a

9 192 10

300 40 0 9 192 10

300 40 0 9 192 10

7 66 m/s 2

ç çã é 4

4

4

# # #

# # #

#

#

=

=

=

=

=

15



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase84

4.3.

raio da trajectória circular = 50,0/2 = 25,0 m

trajectória circular vista de “cima”:

a soma das forças é centrípeta, tal como a aceleração (o peso estáequilibrado pela componente verticalda força de reacção da pista)

cálculo da acelecentrípeta:

velocidade (sempre tangenteà trajectória)

aceleração(semprecentrípeta, apontando para o centro)

v = 24,

, ,

,

F mr

v

F m a

ar

v

m

25 0 24 8

24 6

c

c

2

2

2

#

#

=

=

=

=

=

4.4.

o trenó pára em F...logo, entre E e F, a magnitude de

v diminui... de modo uniforme sese admitir que a soma das forçasdissipativas é constante;entre E e F, a aceleração é, pois, também constantee aponta para o lado oposto da velocidade

entre A e B, a magnitude de v aumenta uniformemente...logo a magnitude da aceleração é constante

entre B e E, a magnitude de v aumenta uniformemente...mas a aceleração é menor que entre A

estas duas opções podem ser imediatamenteeliminadas porque aaceleração nos diversos

troços ou é constante não nulou é nula...

a opção (A) sugere que no troço ABa magnitude da aceleração é menor do que no troço DC... o que é falso!

no troço de trajectória circularmagnitude de v é constante...e a aceleração é constante (cen

N.B.: Na realidade, estes grácos, como têmvalores negativos e positivos, só podem dizerrespeito à componente escalar da aceleração,num eixo (referencial) que coincide com adirecção do movimento e aponta na direcçãoda velocidade (é este o signicado, poucoclaro, de “valor da aceleração”).

Como a trajectória não é sempre segundoa mesma linha recta, e até tem um troçocircular, esse eixo em que se mede acomponente escalar da aceleração não temsempre a mesma orientação.

12

7



2006, 1.ª fase

2006, 1.ª fase

4.5.

Qualquer uma das seguintes modificações:

Aumentar o comprimento do percurso EF.

Inclinar o percurso EF, elevando a posição de F, de modo a que além de dissipar por atrito a energia cinética que o trenó tem em E, transfira parte dessa energia para energia potencial, tal como sucede nas escapatórias de segurança nas auto-estradas.

4.6.

No percurso horizontal circular, o peso do trenó está equilibrado pela componente vertical da força de reacção da pista:

trajectória circular horizontal vista de “cima”:

representação da pista em “corte”:

velocidade (sempre tangenteà trajectória)

força de reacçãoda pista no trenó

a força de reacçãoda pista é sempre perpendicular à pista

componente verticalda força de reacçãoda pista no trenó

horizontal

componente horizontalda força de reacçãoda pista no trenó

componente horizontalda força de reacçãoda pista no trenó

peso do trenó

A componente horizontal da força de reacção da pista (a pista circular tem, pois,de estar inclinada em cada ponto!) não está equilibrada e é centrípeta.

Mas, como é sempre perpendicular à trajectória, não realiza trabalho e, portanto, não aumenta nem diminui a energia cinética do trenó. Estacomponente horizontal da força de reacção da pista serve apenas para mudar

permanentemente a direcção da velocidade do trenó, mantendo-o na trajectóriacircular.

8

14



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase86

1. 1.1. (B)

(A) Errado. A densidade era “extremamente elevada” e tem vindo amedida que o tempo e o espaço são criados na expansão.(B) Correcto. Ver 2.º parágrafo.(C) Errado. O Universo está a arrefecer, à medida que se expande.(D) Errado. A expansão signica aumento de volume.

1.2. (D)Ver 3.º parágrafo.

1.3. (C)

n.º de massa(n.º de protões + n.º de neutrões)

2 + 1 = 3

conservação da carg+1 + (+1) = +2

n.º atómico(n.º de protões)

1 + 1 = 2

3 2+

2H

1.4.

1.4.1.

A radiação visível mais intensa é de cor violeta:

radiação mais intensana zona do visível

violeta vermelho

1.4.2. (C)

,

,

,

T

nm

m

T

T K

2 988 10

290

29 0 10

290 10 2 988 10

2 90 10

2 9 88 10

3

9

3 9

9

3

#

#

# #

#

#

m

m

=

=

=

=

=

-

-

--

-

-

,K

2,90 10

2 9 88 10 7

3

#

#=

-

-

7

7

7

6

7



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase

1.4.3.

Os espectros de emissão do hidrogénio e do hélio são espectros de riscas. Asdiversas riscas estão relacionadas com transições electrónicas nos respectivosátomos.

O espectro de emissão do Sol é um espectro contínuo, sendo a intensidade dasdiversas radiações relacionada com a temperatura superficial do Sol.

No espectro de emissão do Sol há riscas que correspondem à absorção de certoscomprimentos de onda do espectro por átomos presentes na superfície do Sol.

Comparando os comprimentos de onda correspondentes a essas riscas com os dasriscas dos espectros de emissão do hidrogénio e hélio, é possivel concluir que háriscas comuns aos espectros de emissão do hidrogénio e do hélio. Há, pois, átomos

de hidrogénio e de hélio na superfície solar, que absorvem parte da radiação do Sol, originando as riscas negras.

1.5.

(A) Falsa.Só há emissão de electrões por efeito fotoeléctrico a partir de uma certafrequência mínima (por mais intensa que seja a radiação), que depende demetal para metal.

(B) Verdadeira.No espectro, a sequência de cores é violeta, azul, verde, amarelo, laranja,vermelho, da mais energética para a menos energética. A radiação azul é,pois, mais energética que a radiação vermelha. E se esta remove electrões,então a radiação azul também remove.

(C) Verdadeira.

Quando o electrão é emitido por efeito fotoeléctrico, parte da energia daradiação é utilizada para remover o electrão (este valor é constante para omesmo metal) e a parte restante surge como energia cinética do electrão.Portanto, quanto mais energética for a radiação incidente, havendo remoçãodo electrão, maior será a energia cinética que este adquire, uma vez removido.

(D) Falsa.A energia cinética dos electrões vai depender da energia da radiação incidente,sendo maior para o caso da radiação ultravioleta.

(E) Verdadeira.Quanto mais fortemente atraídos, maior energia é necessário para os removere menor energia “resta” para surgir como energia cinética dos electrões.

(F) Falsa.A frequência da radiação está relacionada com a energia de cada fotão da

radiação incidente. Aumentando a frequência da radiação, aumenta a energiade cada fotão. Para aumentar o número de electrões emitidos, é necessárioaumentar a intensidade da radiação.

(G) Verdadeira.A emissão de electrões por efeito fotoeléctrico é um fenómeno de interacçãoelectrão-fotão da radiação incidente. Assim, o número de electrões emitidosdepende da existência de maior ou menor número de fotões, logo daintensidade da radiação.

(H) Falsa.Se a energia de remoção for A, como os fotões têm energia 3 A, a quantidade A é utilizada para remover o electrão e “sobra” 2 A: esta quantidade 2 A surgecomo energia cinética do electrão.

N.B.: apesar de no programa de Física e Química não se indicar que o efeitofotoeléctrico deve ser interpretado em termos de interacção electrão do metal-

fotão da radiação, só a utilização do conceito de fotão permite interpretaradequadamente as características do efeito fotoeléctrico.

14

8



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase88

1.6.

radiação solar incidente, por ano

painéis fotovoltaicos

gasto médio diário de electricidade:

gasto médio anual de electricidade:

se o rendimento for 25% (=1/4), é necessário 4 vezes mais energia:

como a energia da radiação solar anual é 1,10 # 10 10 J/m 2 , a área Ade painéis necessária é:

área A = ?

1, 10 10metroquadrado

joules 10#

, ,

,

,

,

kWhsegundo joules

hora

segundo joules s

J

J

21 0 21 0 10

21 0 10 3600

21 0 10 3600

7 56 10

3

3

3

7

# #

# #

# #

#

=

=

=

=

,365 2,759 10

dia J

dias J 7 56 10 7

10## #=

4 2,759 10 1,10 10 J J 10 11# # #=

, ,

,

,

m

J A

J

A J

Jm

m

1 10 10 1 10 10

1 10 10

1 10 10

10

2

10 11

10

11 2

2

# #

#

#

=

=

=

2.

2.1.

2.1.1.

pH = 9

elevada percentagemde ClO-

baixa percentagemde HClO

crescente

Do gráfico conclui-se que quando o pH da água é 9, a percentagem de muito baixa (inferior a 10%), comparada com a percentagem de ClO- (

90%).

Como no texto se afirma que o HClO é o composto mais eficaz na desinágua, havendo baixa percentagem de HClO, há provavelmente uma desinsuficiente da piscina.

15

12



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase

2.1.2. (D) RESPOSTA INCORRECTA...

redução

oxidação

+1 +1

-2 -1 -2

0

0

(A) Correcta. No estado elementar, como substância elementar, as espéciesquímicas têm n.º de oxidação igual a 0.

(B) Correcta. Ver esquema.(C) Correcta. Ver esquema.(D) Incorrecta. A reacção de oxidação é 2 Cl–(aq) →Cl2(g) + 2 e– .

2.2

2.2.1. (A)

valor máximo recomendável, em mole por litro:

valor máximo recomendável, em miligramas (mg) por mililitro (mL) = ?

portanto, o valor máximo recomendável, em g por litro vale:

este valor, em miligramas por mililitro, é:

a quantidade 1,85 #

10-6

mol tem a massa de: massa molar do iãoalumínio = 26,98 g/mol

,L

mol 1 85 10 6#

-

1, 85 10 ,

1,85 10 26,98molmol

gg

26 98 66# # # #= --

, ,L

g 1

1 85 10 26 986# #

-

, , , ,mL mg mL mg 10 1 85 10 26 98 10 10 1 85 10 26 98 103

6 3

3

6 3# # # # # # #

=

--

1 10g mg3= 1 10L mL 3=

7

7



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase90

2.2.2.

produto de solubilidade do hidróxido de alumínio:

cálculo da concentração do ião alumínio na água:

esta concentração é inferior ao valor máximo recomendável: 1,85 # 10-6 mol/L

a amostra de água está, pois, dentro dos valores da lei, no que diz respà presença de hidróxido de alumínio

mol/L

cálculo da concentração de H 3O+ na água:

cálculo da concentração de OH - na água:

V = 1,0 L

água 25 °C

3,16 # 10-6 mol de iões H 3O+

,3,16 10 /

L mol

mol L 1

3 16 10 66#

#=-

-

( ) ( ) ( ) 3 Al OH s Al aq OH33 ++

,K

K Al

1 80 10s

s3

#

#

=

= +6 6@

,

, ,

, ,

,

produto i nico da gua a C K

K H O OH

OH

OH

25 1 00 10

1 00 10 3 16 10

3 16 10 1 00 10

0 316 10

ó á w

w

14

3

14 6

6

14

8

#

#

# # #

#

#

#

c = =

=

=

=

=

-

+ -

- - -

--

-

-

6 6

6

6

@ @

@

@

,

, ,

,

,

, /

K

K Al OH

Al

Al

mol L

1 80 10

1 80 10 0 316 10

0 316 10

1 80 10

5 70 10

s

s

33

3 3

8333 3

38 3

33

8

#

#

# # #

#

#

#

=

=

=

=

=

-

+ -

- + -

+-

-

-

^

^

h

h

6 6

6

6

@ @

@

@

E

3.3.1. (D)

solução ácidaa titular: HNO3

titulanteNaOH (aq)concentração c

titulanteNaOH (aq)concentração c

solução ácidaa titular: HCl

Os dois ácidos são ácidos fortes. Admite-se, pois, que estão complionizados em solução, tal como o titulante NaOH.(A) Errada. O grupo A utilizou uma solução de pH = 3 e o grupo C de pH = 2. Logo, titularam soluções com concentrações diferentes.(B) Errada. O grupo A utilizou uma solução de pH = 3 e o grupo B de pH também igual a 3. Logo, essas soluções têm concentrações (C) Errada. O grupo B utilizou um volume de titulante igual ao volupelo grupo C. Mas como o pH no início da titulação era diferente, evolumes de titulados devem ser também diferentes.(D) Correcta. O grupo B utilizou 8,00 mL de titulante e o grupo A u4,00 mL de titulante. Como o pH no início da titulação era igual, o titulou o dobro do volume de solução ácida em comparação com o

15

7



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase

3.2.

Material a utilizar na titulação, além da solução-padrão (de NaOH), do agitador magnético e da solução a titular (de HCl):

Bureta de 25,00 mL

Suporte universal

Conjunto garra e noz

Pipeta volumétrica de 20,00 mL

Pompete

Gobelé

Medidor de pH de bolso4.

4.1.

Duas outras utilizações dos satélites geostacionários:

Transmissão de TV.

Previsão meteorológica.

4.2. (D)(A) Errada. Os astronautas continuam submetidos à força gravítica exercidapela Terra, que depende da distância e das massas da Terra e de cadaastronauta.(B) Errada. Se as massas dos astronautas são diferentes, as forças gravíticassão também diferentes.(C) Errada. Os astronautas, tal como o satélite, têm aceleração centrípeta, nãonula. Se não tivessem aceleração centrípeta, o satélite seguiria a direito com

velocidade constante...(D) Correcta. A aceleração depende apenas da velocidade do satélite e do raioda órbita. (Na superfície da Terra, é igual para todos os corpos... se não existiroutra força além da força gravítica...).

8

10

7



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase92

4.3. (C)

o cubo do raio da órbita e, portanto, a altura h do satéapenas da massa da Terra (G e π são constantes)

F raio da órbita = altitude do satélite + ra

magnitude da força gravítica no satélite:

lei fundamental do movimento, aplicada ao s

donde:

como a aceleração centrípeta é dada por v 2 /r, vem:

como o satélite é geostacionário, tem um período de 24uma velocidade constante de:

substituindo a equação anterior e simplificando, obté

velocidade

mTerra

msatélite

F Gr

m msat lite Terra 2

é #=

r h r Terra= +

F m asat liteé #=

m a Gr

m msat lite

sat lite Terra 2é

é #

#=

/ v r m s 24 60 60

2 π

# #=

r

r

Gr

m

r

r

Gr

m

r

r

Gr

m

r Gr

m

r Gm

24 60 60 2

86400 2

864004

864004

864004

π

π

π

π

π

Terra

Terra

Terra

Terra

Terra

2

2

2

2

2

2 2

2

2

2

2

3

2

2

# # =

=

=

=

=

`

`

j

j

a Gr

mTerra 2=

r v G

r

mTerra 2

2=

4.4.

4.4.1.

F

como o satélite é geostacionário, tem um períod

o raio da órbita do satélite tem uma velocidade

velocidade

,

, /

srad

srad

rad s

24 60 60 2

864006 28

7 27 10

π

5

# #

#

~=

=

= -

7

8



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase

4.4.2.

F

magnitude da força gravítica no satélite:

5,0 # 103 kg

na página anterior mostrou-se que o raio da órbita do satélite é dado por:

portanto, a força gravítica vale:

velocidade

mTerra

msatélite

F Gr

m msat lite Terra 2

é #=

r Gm

864004 π

Terra3

2

2=

r Gm

864004 π

Terra

2

23=

,

, ,

, ,

,

F G

G

m

m m

N

864004

6 67 10

6 67 10

864004

5 98 10

5 0 10 5 98 10

1 1 10

π

π

Terra

sat lite Terra

2

23

2

11

11

2

2

24

3

2

3 24

3

é #

# #

##

# # #

#

=

=

=

-

-

f

f

p

p

4.5.

4.5.1. (B)

20°

, , c

, ,

,

,

sin sin

sin sin

sin

sin

n n

1 0 1 3 20

1 3 0 342

0 4446

26 4

ar guaá

# #

# #

#

c

b a

b

b

b

b

=

=

=

=

=

12

7



2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase94

4.5.2.

velocidade de lançamento = 20 m/s

velocidadequando atinge a água = ?

componente horizontal da velocidade =

componente vertical da velocidade:cada vez maior, para baixo

aceleração = 10 (m/s)/s

50 m de altura

água

alcance

referencial em que seescrevem as equaçõesdo movimento

(outra forma de resolver este problema):

variação de energia potencial + variação de energia cinética= 0

instante inicial = instante de lançamento

equações das coordenadas do objecto,no referencial indicado:

quando atinge o solo, tem-se:

ao fim de 3,16 s,as componentes da velocidade val

a magnitude da velocidade é, pois

equações das componentesda velocidade do objecto,no referencial indicado:

x t

y t

20

50 2 1 10 2

=

= + -^ h*

O x

y

,

alcance t

t

alcance t

t

alcance t t s

20

0 50 2 1 10

20

50 5

203 16

solo

solo

solo

solo

solo

solo

2

2

=

= + -

=

=

==

^ h*)

)

v

v t

20

10 x

y

=

=-)

,

v

v

20

10 3 16

x

y#

=

=- =-) , 37,4 /m v 20 31 6 2 2= + =

( )

, /

m m v m

m m v m

v

v

v

m s

0 10 50 2 1

2 1 20 0

10 50 2 1

2 1 20 0

10 50

2

1

2

1 20 0

2 1

2 1 20 10 50

2 2 1 20 10

37 4

2 2

2 2

2 2

2 2

2

# #

# #

# #

# #

# # #

- + - =

- + - =

- + - =

= +

= +

=

`

`

j

4.5.3. (B)(A) Errada. Se houver resistência do ar, há dissipação de energia mpelo que a energia cinética nal será menor.(B) Correcta. Se se despreza a resistência do ar, toda a energia meponto de partida se mantém, não diminuindo.(C) Errada. A energia potencial depende apenas da altura. Tem, pomesmo valor quando atinge o mar.(D) Errada. A energia mecânica diminui se não se desprezar a resiar.

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2006, 2.ª fase

2006, 2.ª fase

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http://www.sciencecarto

Ciência na Internet



Ciência na Internet

http://www.ted.com/talks/lang/eng/richard_dawkins_on_our_queer_universe.html

http://www.cienciaviva.pt

http://www.gazetadesica.spf.pt

http://www.spq.pt

http://cvc.instituto-camoes.pt/conhecer/bases-tematicas/ciencia-em-portugal.html

http://www.mocho.pt

http://www.casadasciencias.org

Exames Resolvidos

Física e Química 11.º ano

fisica_e_quimica_exames_resolvidos_2010-2006[1]

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