Prova Escrita de Física e Química A

10ºAno : Teste Intermédio - 03.06.2009

1. A Terra é o único planeta do sistema solar que possui uma atmosfera rica em oxigénio.

1.1. A atmosfera terrestre constitui um filtro natural para as radiações provenientes do Sol, em especial para as radiações ultravioleta de maior energia, as UV-C, e as radiações ultravioleta de energia intermédia, as UV-B.

Elabore um texto relativo às radiações ultravioleta provenientes do Sol, abordando os tópicosseguintes:

• Camadas da atmosfera onde as radiações ultravioleta UV-C e UV-B são predominantemente absorvidas.

• Reacções que traduzem o efeito das radiações ultravioleta nas moléculas de oxigénio (O2) e de ozono (O3), na estratosfera.

• Significado de o índice de protecção solar (IPS) de um dado creme protector ser igual a 20.

1.2. A composição da atmosfera terrestre tem variado, desde a sua formação até aos tempos actuais.

Na figura 1 apresenta-se a composição da atmosfera terrestre em três momentos da sua existência – gráficos 1, 2 e 3.

Seleccione a única alternativa que contém a sequência correcta dos gráficos da composição da atmosfera da Terra, ordenados da mais antiga para a actual.

(A) Gráfico 3, Gráfico 2 e Gráfico 1.

(B) Gráfico 2, Gráfico 3 e Gráfico 1.

(C) Gráfico 3, Gráfico 1 e Gráfico 2.

(D) Gráfico 1, Gráfico 2 e Gráfico 3.

2. Os elementos químicos predominantes no Universo são o hidrogénio e o hélio, os dois elementos mais leves. Cerca de 98% do Universo é constituído por esses elementos.

2.1. Os espectros de emissão e de absorção atómica são espectros de riscas, estando estas riscas relacionadas com as transições electrónicas que ocorrem nos átomos.

Na figura 2 estão esquematizados alguns níveis de energia do átomo de hidrogénio (sendo n o número quântico principal correspondente a cada um desses níveis de energia), bem como algumas transições electrónicas, T1 a T4.

Seleccione a única alternativa que corresponde a uma afirmação correcta, tendo em consideração o esquema da figura 2.

(A) A transição electrónica T1 pode ocorrer por absorção de energia sob a forma de uma radiação electromagnética na zona do visível.

(B) A transição electrónica T2 corresponde a uma risca, na zona do infravermelho, do espectro de emissão do átomo de hidrogénio.

(C) A transição electrónica T3 pode ocorrer por emissão de energia sob a forma de uma radiação electromagnética na zona do infravermelho.

(D) A transição electrónica T4 corresponde a uma risca negra, na zona do ultravioleta, do espectro de absorção do átomo de hidrogénio.

2.2. Seleccione a única alternativa que corresponde a uma afirmação correcta, relativamente ao átomo de hélio, He.

(A) No estado de menor energia, a configuração electrónica do átomo de hélio é 1s1 2s1.

(B) No estado de menor energia, os electrões do átomo de hélio têm número quântico de spin, ms, simétrico.

(C) Num estado excitado, um dos electrões do átomo de hélio pode estar numa orbital em que n = 3, l = 0 e m = 1.

(D) No átomo de hélio, um electrão na orbital 2s tem a mesma energia que um electrão numa das orbitais 2p.

2.3. Seleccione a única alternativa que contém os termos que preenchem o espaço seguinte, de modo a obter uma afirmação correcta.

Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por 4,00 g de hélio, He(g), é aproximadamente ______ volume ocupado por 4,00 g de hidrogénio, H2(g).

(A) igual ao

(B) o dobro do

(C) metade do

(D) o quádruplo do

3. A espectroscopia fotoelectrónica, que se baseia no efeito fotoeléctrico, é um processo que pode ser usado para determinar a energia de cada electrão de um átomo.

3.1. A energia mínima para remover um electrão do átomo de sódio, Na, é 8,24 × 10-19 J.

Determine o módulo da velocidade do electrão ejectado de um átomo de sódio, quando nele incide uma radiação de energia 2,00 × 10-18 J / fotão. Apresente todas as etapas de resolução. m(electrão) = 9,11 × 10-31 kg

3.2. As configurações electrónicas dos átomos dos metais alcalinos, no estado de menor energia, apresentam uma característica comum. Indique essa característica.

3.3. Seleccione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta.

A energia de ionização do átomo de sódio, Na, é ______ do que a do átomo de magnésio, Mg, enquanto o raio do átomo de sódio é ______ do que o do átomo de magnésio.

(A) maior ... maior

(B) maior ... menor

(C) menor ... menor

(D) menor ... maior

4. O azoto e o oxigénio formam moléculas diatómicas homonucleares, N2 e O2, respectivamente.

4.1. Em condições normais de pressão e temperatura (condições PTN), a substância azoto, N2, é um gás.

Seleccione a única alternativa que contém a expressão que permite obter o valor da densidade do azoto, N2(g), nessas condições, expresso em g cm-3.

4.2. Seleccione a única alternativa que corresponde ao número aproximado de átomos que existem em 48,0 g de oxigénio, O2 (g).

(A) 6,02 × 1023

(B) 9,03 × 1023

(C) 1,20 × 1024

(D) 1,81 × 1024

 

5. Para arrefecer a água contida num copo, será mais eficaz adicionar-lhe água líquida a 0 ºC ou gelo à mesma temperatura?

Para responder a esta pergunta através de uma actividade experimental, um grupo de alunos procedeu do modo seguinte:

• Numa tina de vidro, introduziram alguns cubos de gelo e uma pequena quantidade de água, e aguardaram até que se atingisse o equilíbrio térmico, a 0 ºC.

• Aqueceram água, que repartiram por dois gobelés, A e B, tendo colocado 200 g de água em cada um e medido a temperatura inicial em cada um deles, que era 42,3 ºC.

• Adicionaram, ao gobelé A, 51 g de água a 0 ºC, e foram medindo a temperatura da mistura, até ter sido atingido o equilíbrio térmico, que ocorreu a 34,7 ºC.

• Adicionaram, ao gobelé B, 51 g de gelo a 0 ºC, e foram medindo a temperatura da mistura, até que todo o gelo fundisse e fosse atingido o equilíbrio térmico, que ocorreu a 22,4 ºC.

5.1. Determine, com base nos resultados experimentais obtidos, o calor de fusão do gelo, Lfusão, admitindo que não ocorreram trocas de energia com o exterior.

Apresente todas as etapas de resolução.

c (capacidade térmica mássica da água) = 4,18 × 103 J kg-1 ºC-1

5.2. Cálculos teóricos permitem prever que o equilíbrio térmico, no gobelé B, seria atingido a 17,5 ºC, em vez de a 22,4 ºC, conforme obtido experimentalmente.

Indique uma razão que possa explicar esta diferença.

5.3. De acordo com os resultados experimentais obtidos, conclui-se que, para arrefecer a água contida num copo, é mais eficaz usar cubos de gelo do que água à mesma temperatura do gelo, uma vez que a temperatura à qual se atingiu o equilíbrio térmico é inferior no primeiro caso.

Justifique aquela conclusão, tendo em consideração o fenómeno que ocorre quando se utiliza gelo para arrefecer a água.

5.4. Como se designa o mecanismo de transferência de energia sob a forma de calor que ocorre, predominantemente, no arrefecimento da água contida no gobelé A?

5.5. Quando colocamos a mão em água e em gelo, ambos à temperatura de 0 ºC, aparentemente o gelo está mais frio do que a água.

Seleccione a única alternativa que contém a interpretação correcta deste facto.

(A) A energia transferida como calor da pele para o gelo é menor do que a energia transferida da pele para a água, no mesmo intervalo de tempo.

(B) A energia transferida como calor da água para a pele é maior do que a energia transferida do gelo para a pele, no mesmo intervalo de tempo.

(C) A energia transferida como calor do gelo para a pele é maior do que a energia transferida da água para a pele, no mesmo intervalo de tempo.

(D) A energia transferida como calor da pele para a água é menor do que a energia transferida da pele para o gelo, no mesmo intervalo de tempo.

6. Numa central hidroeléctrica, a água cai de uma altura de 100 m, com um caudal mássico de 2,0 toneladas por segundo.

Seleccione a única alternativa que contém o valor que corresponde à energia transferida, por segundo, para as pás das turbinas, admitindo que toda a energia resultante da queda da água é transferida para as turbinas.

(A) E = 2,0 × 103 J

(B) E = 2,0 × 10-3 J

(C) E = 2,0 × 106 J

(D) E = 2,0 × 10-6 J

7. Imagine que, numa plataforma suspensa por dois cabos, se encontrava um caixote de madeira com massa 50 kg. Por acidente, um dos cabos partiu-se e a plataforma ficou com uma inclinação de 20º com a horizontal, conforme esquematizado na figura 3.

Devido a esse acidente, o caixote escorregou, tendo percorrido 6,0 m até ao extremo da plataforma.

Admita que o atrito é desprezável.

7.1. Seleccione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta.

À medida que o caixote escorrega pela plataforma inclinada, a sua energia cinética ______, e a sua energia potencial gravítica ______.

(A) aumenta ... diminui

(B) aumenta ... aumenta

(C) diminui ... diminui

(D) diminui ... aumenta

7.2. Determine o trabalho realizado pelo peso do caixote no seu deslocamento, desde a posição inicial até ao extremo da plataforma.

Apresente todas as etapas de resolução.

FIM

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