Prova Escrita de Física e Química A

Prova 715: 2.ª Fase - 2008

 

1. Leia atentamente o seguinte texto.

Quando o astronauta Neil Armstrong pisou pela primeira vez o solo lunar, a 20 de Julho de 1969, entrou num mundo estranho e desolado. Toda a superfície da Lua está coberta por um manto de solo poeirento. Não há céu azul, nuvens, nem fenómenos meteorológicos de espécie alguma, porque ali não existe atmosfera apreciável. O silêncio é total.

Nas análises laboratoriais de rochas e solo trazidos da Lua não foram encontrados água, fósseis nem organismos de qualquer espécie.

A maior parte da luz do Sol que incide na superfície lunar é absorvida, sendo o albedo médio da Lua de apenas 11%. A aceleração da gravidade à superfície da Lua é cerca de 1/6 da que se verifica à superfície da Terra.

Depois da Lua, Vénus é o astro mais brilhante no céu nocturno, uma vez que a espessa camada de nuvens que o envolve reflecte grande quantidade da luz proveniente do Sol. A atmosfera de Vénus é constituída por cerca de 97% de dióxido de carbono e por uma pequena percentagem de azoto, com vestígios de vapor de água, hélio e outros gases. A temperatura à superfície chega a atingir 482 oC, porque o dióxido de carbono e o vapor de água atmosféricos se deixam atravessar pela luz visível do Sol, mas não deixam escapar a radiação infravermelha emitida pelas rochas da sua superfície.

Dinah Moché, Astronomia, Gradiva, 2002 (adaptado)

 

1.1.  Tendo em conta a informação dada no texto, explique por que motivo, na Lua, «o silêncio é total».

              

 

1.2.  Identifique o efeito descrito no último período do texto, que também ocorre na atmosfera da Terra, embora em menor extensão.

              

 

1.3.  Com base na informação apresentada no texto, seleccione a alternativa que contém os termos que devem substituir as letras (a), (b) e (c), respectivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmação seguinte.

O albedo da Lua é _____ (a) ao de Vénus, uma vez que a superfície da Lua _____ (b) grande parte da radiação solar incidente e a atmosfera de Vénus _____ (c) a maior parte dessa radiação.

(A) ... superior ... absorve ... absorve ... 

(B) ... inferior ... absorve ... reflecte ... 

(C) ... superior ... absorve ... reflecte ... 

(D) ... inferior ... reflecte ... absorve ...

              

 

1.4. Com base na informação apresentada no texto, seleccione a alternativa que compara correctamente a intensidade da força gravítica que actua sobre um mesmo corpo, quando colocado à superfície da Terra, FgTerra, e à superfície da Lua, FgLua

              

 

1.5. Com base na informação apresentada no texto, seleccione o gráfico que traduz o modo como variam os módulos da velocidade de um corpo em movimento de queda livre vertical, próximo da superfície da Lua, vLua, e próximo da superfície da Terra, vTerra, em função do tempo de queda.

              

 

2. Enquanto os astronautas N. Armstrong e E. Aldrin, da missão Apollo 11, recolhiam amostras na superfície lunar, o seu colega M. Collins permanecia no Módulo de Comando (MC), em órbita à volta da Lua (L), como representado na figura 1 (a figura não está representada à escala).

2.1. Tendo em conta a situação descrita, seleccione o diagrama que representa correctamente as forças de interacção entre o Módulo de Comando e a Lua. 

              

 

2.2. Considere que o Módulo de Comando (MC) descreveu, com um período de 2,0 h, diversas órbitas circulares, de raio 1,9 × 106 m, sujeito apenas à força gravítica exercida pela Lua.

Relativamente à situação descrita, classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações seguintes.

(A)  O MC descreveu cada volta completa em 7,2 × 103 s.

(B)  A velocidade linear do MC manteve-se constante.

(C)  Em 2,0 h o MC percorreu uma distância de 1,9 × 106 m.

(D)  O trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas no MC foi nulo.

(E)  O produto do módulo da velocidade angular do MC pelo período do seu movimento é independente do raio da órbita.

(F)  O módulo da velocidade linear do MC depende da sua massa.

(G)  O módulo da velocidade angular do MC foi 8,7 × 10–4 rad s–1.

(H)  O valor da energia cinética do MC variou ao longo da órbita. 

              

 

2.3. Para recolher amostras na superfície lunar, os astronautas usaram um utensílio de cabo extensível, tal como representado na figura 2. 

Imagine que, quando um dos astronautas tentou recolher uma amostra, de massa 200 g, esta deslizou, inadvertidamente, numa zona onde o solo era inclinado, passando na posição A com uma velocidade de módulo igual a 0,50 m s–1 e parando na posição B, tendo percorrido 51 cm entre estas posições. 

Nesse percurso, a energia potencial gravítica do sistema amostra + Lua diminuiu 8,16 × 10–2 J.

Calcule a intensidade da força de atrito que actuou sobre a amostra no percurso considerado, admitindo que aquela se manteve constante.

Apresente todas as etapas de resolução. 

              

 

2.4. Uma vez que na Lua «o silêncio é total», os astronautas comunicavam entre si, mesmo a pequena distância, por meio de ondas electromagnéticas.

Qualquer sinal sonoro, antes de poder ser enviado sob a forma de uma onda electromagnética, deve ser transformado num sinal eléctrico, recorrendo, por exemplo, a um microfone de indução.

2.4.1. O funcionamento do microfone de indução baseia-se no fenómeno da indução electromagnética, descoberto por Faraday.

Este fenómeno pode ser evidenciado com um circuito constituído apenas por uma bobina ligada a um aparelho de medida adequado. Verifica-se que esse aparelho de medida detecta a passagem de corrente no circuito, quando se move um íman no interior da bobina (figura 3). 

Tendo em conta a situação descrita, seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte.

Quanto mais rápido é o movimento do íman no interior da bobina, ...

(A) ...menor é o módulo da força electromotriz induzida, sendo maior a energia que o circuito pode disponibilizar.

(B) ... maior é o módulo da força electromotriz induzida, sendo menor a energia que o circuito pode disponibilizar.

(C) ...maior é o módulo da força electromotriz induzida, sendo maior a energia que o circuito pode disponibilizar.

(D) ... menor é o módulo da força electromotriz induzida, sendo menor a energia que o circuito pode disponibilizar.

              

 

2.4.2. O sinal eléctrico gerado num microfone tem frequências demasiado baixas para ser encaminhado directamente para a antena emissora. Deve, por esse motivo, sofrer um processo de modulação.

Além do sinal eléctrico gerado no microfone, o processo de modulação requer outro sinal. Identifique esse sinal e explique sucintamente em que consiste o processo de modulação.

              

 

3. Um sistema químico muito estudado é o que corresponde à reacção entre o hidrogénio gasoso e o vapor de iodo para formar iodeto de hidrogénio, HI. Esta reacção reversível é traduzida pela seguinte equação química:

Tal como qualquer outro sistema químico em equilíbrio, também este sistema é capaz de evoluir num sentido ou noutro, devido a algumas alterações que nele se produzam.

3.1. À temperatura de 430 oC, fez-se reagir 0,500 mol de H2(g) e 0,500 mol de I2(g), num recipiente fechado, de capacidade igual a 1,00 L. A reacção química progrediu, tendo-se estabelecido, num dado instante, uma situação de equilíbrio. Este equilíbrio foi depois perturbado pela adição de HI(g).

Simulando esta situação experimental, obteve-se o gráfico apresentado na figura 4, que representa a evolução das concentrações dos reagentes e do produto da reacção, ao longo do tempo, à mesma temperatura.

3.1.1.  Tendo em conta a informação fornecida pelo gráfico, seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte.

Os instantes que correspondem ao estabelecimento do equilíbrio inicial, à igualdade das concentrações de reagentes e de produto, e à adição de HI(g), são, respectivamente, ...

(A) ... t1, t3 e t

(B) ... t3, t1 e t

(C) ... t3, t1 e t5 

(D) ... t2, t4 e t6

              

 

3.1.2.  Escreva a expressão que traduz a constante de equilíbrio, Kc, da reacção em causa. Utilizando a informação contida no gráfico, calcule o valor dessa constante, à temperatura referida.

Apresente todas as etapas de resolução. 

              

 

3.2. O iodeto de hidrogénio, HI(g), é um gás cujas moléculas são constituídas por átomos de hidrogénio e átomos de iodo.

3.2.1. Tendo em conta a posição dos elementos iodo e flúor na Tabela Periódica, seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte.

O iodo e o flúor apresentam comportamento químico semelhante, porque... 

(A) ... pertencem ao mesmo período da Tabela Periódica.

(B) ... apresentam valores muito baixos de energia de ionização.

(C) ... apresentam o mesmo número de electrões de valência.

(D) ... apresentam valores muito semelhantes de raio atómico.

              

 

3.2.2. A figura 5 representa o espectro de emissão do átomo de hidrogénio. 

Escreva um texto no qual analise o espectro de emissão do átomo de hidrogénio, abordando os seguintes tópicos:

• descrição sucinta do espectro;

• relação entre o aparecimento de uma qualquer risca do espectro e o fenómeno ocorrido no  átomo de hidrogénio;

• razão pela qual esse espectro é descontínuo.

              

 

3.2.3. À semelhança do iodeto de hidrogénio, HI(g), também o fluoreto de hidrogénio, HF(g), apresenta elevada solubilidade em água.

O fluoreto de hidrogénio, em solução aquosa, sofre uma reacção de ionização que pode ser traduzida pela seguinte equação química:

Seleccione a alternativa que refere as duas espécies que, na reacção acima indicada, se comportam como bases de Brönsted-Lowry. 

(A) H2O (l) e F(aq)

(B) F-(aq) e H3O+(aq)

(C) HF(aq) e F(aq)

(D) HF(aq) e H2O(l)

              

 

4. A preparação de soluções aquosas de uma dada concentração é uma actividade muito comum, quando se trabalha num laboratório químico.

No decurso de um trabalho laboratorial, um grupo de alunos preparou, com rigor, 250,00 cm3 de uma solução aquosa, por pesagem de uma substância sólida. 

4.1. Na figura 6 está representado um balão volumétrico calibrado de 250 mL, semelhante ao utilizado pelos alunos na preparação da solução.

No balão estão indicadas a sua capacidade, a incerteza associada à sua calibração e a temperatura à qual esta foi efectuada.

No colo do balão está marcado um traço de referência em todo o perímetro.

4.1.1.  Tendo em conta as indicações registadas no balão volumétrico, indique o intervalo de valores no qual estará contido o volume de líquido a ser medido com este balão, à temperatura de 20 oC. 

              

 

4.1.2.  Os alunos deverão ter alguns cuidados ao efectuarem a leitura do nível de líquido no colo do balão, de modo a medirem correctamente o volume de solução aquosa preparada.

Seleccione a alternativa que corresponde à condição correcta de medição.

              

 

4.2.O grupo de alunos teve que preparar, com rigor, 250,00 cmde solução de tiossulfato de sódio penta-hidratado, Na2S2O3 • 5 H2O(aq) (M = 248,22 g mol–1), de concentração 3,00 × 10–2 mol dm–3, por pesagem do soluto sólido.

Calcule a massa de tiossulfato de sódio penta-hidratado que foi necessário pesar, de modo a preparar a solução pretendida.

Apresente todas as etapas de resolução. 

              

 

4.3. Considere que os alunos prepararam ainda, com rigor, 50,00 cm3 de uma solução de concentração 6,00 × 10–3 mol dm–3, por diluição da solução 3,00 × 10–2 mol dm–3 de tiossulfato de sódio penta- -hidratado.

4.3.1. Seleccione a alternativa que permite calcular correctamente o volume, expresso em cm3, da solução mais concentrada, que os alunos tiveram que medir, de modo a prepararem a solução pretendida.

              

 

4.3.2. Para medirem o volume da solução mais concentrada, os alunos utilizaram material de laboratório adequado.

Seleccione a alternativa que refere o tipo de instrumento de medição de volumes de líquidos que deverá ter sido utilizado naquela medição.

(A) Balão de Erlenmeyer 

(B) Proveta

(C) Pipeta

(D) Gobelé

              

 

5. A água consegue dissolver, em extensão apreciável, um elevado número de substâncias. O cloreto de sódio, NaCl, é exemplo de uma substância muito solúvel em água.

5.1. Considerando que a solubilidade do NaCl em água, a 25 oC, é igual a 36,0 g NaCl/100 g H2O, seleccione a opção que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respectivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmação seguinte.

Adicionando 90,0g de NaCl(s) a 250g de água, a 25 oC, obtém-se uma solução _____ (a) naquele composto, _____ (b) sólido depositado no fundo do recipiente.

(A) ... saturada ... sem ... 

(B) ... insaturada ... sem ... 

(C) ... saturada ... com ... 

(D) ... insaturada ... com ... 

              

 

5.2. Em solução aquosa, o ácido clorídrico, HCl (aq), reage com o hidróxido de sódio, NaOH (aq). Esta reacção pode ser traduzida pela seguinte equação química:

HCl (aq) + NaOH(aq) → NaCl (aq) + H2O(l)

Considere que se fez reagir 25,0 cm3 de ácido clorídrico, de concentração 0,100 mol dm–3, com um determinado volume de uma solução aquosa de hidróxido de sódio, contendo 1,0 × 10–3 mol de NaOH.

Calcule o pH da solução resultante, sabendo que o volume total desta solução é 35,0 cm3

Apresente todas as etapas de resolução.

              

 

6. As transferências de energia podem ser realizadas com maior ou menor rendimento, consoante as condições em que ocorrem.

Na figura 7 está representado um gerador, que produz corrente eléctrica sempre que se deixa cair o corpo C. Admita que a corrente eléctrica assim produzida é utilizada para aquecer um bloco de prata, de massa 600 g, nas condições da figura.

Considere que a temperatura do bloco de prata aumenta 0,80 oC quando o corpo C, de massa 8,0 kg, cai 2,00 m. Calcule o rendimento do processo global de transferência de energia.

Apresente todas as etapas de resolução.

c (capacidade térmica mássica da prata) = 2,34 × 102 J kg–1 oC–1.

              

FIM 

 

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