Prova Escrita de Física e Química A

Prova 715: Época Especial - 2016

GRUPO I

A Figura 1 representa esquematicamente, vista de cima, a montagem utilizada por um grupo de alunos, numa atividade laboratorial sobre movimento circular uniforme. Nessa montagem, um carrinho (1), colocado sobre uma plataforma giratória (2), está preso por um fio (3) a um sensor de força (não representado na figura). Por ação de um motor, essa plataforma gira num plano horizontal, com velocidade angular constante. O motor pode ser regulado de modo a permitir alterar, de ensaio para ensaio, o módulo da velocidade angular da plataforma.

Quando a plataforma gira, o carrinho descreve um movimento circular uniforme em torno do eixo da plataforma.

1. Além da montagem acima descrita, os alunos dispõem também de um cronómetro.

Descreva uma metodologia que permita determinar indiretamente a frequência de rotação da plataforma giratória, num dos ensaios realizados.

2. Numa primeira série de ensaios, mantendo constante o raio da trajetória descrita pelo carrinho, os alunos investigaram a relação entre a intensidade da resultante das forças, F, que atuam no carrinho e o período, T, de rotação da plataforma.

Essa série de ensaios terá permitido concluir que F é diretamente proporcional a

3. Numa segunda série de ensaios, os alunos foram colocando sobrecargas no carrinho, para investigarem a relação entre o módulo da aceleração, a, dos conjuntos carrinho + sobrecargas e a respetiva massa, m.

Os resultados obtidos permitiram traçar um gráfico de a em função de m, cujo esboço se encontra representado na Figura 2.

Que conclusão se pode tirar a partir do esboço de gráfico representado?

4. Numa terceira série de ensaios, mantendo constante a velocidade angular da plataforma, os alunos investigaram a relação entre o módulo da aceleração, a, do carrinho e o raio, r, da trajetória por ele descrita. A partir dos resultados experimentais obtidos, os alunos construíram a tabela seguinte.

Determine o módulo da velocidade angular da plataforma nesta série de ensaios.

Na sua resposta, apresente, para o gráfico de a em função de r, a equação da reta de ajuste obtida, identificando as grandezas físicas consideradas.

Apresente todas as etapas de resolução.

GRUPO II

1. Um arranha-céus tem uma plataforma panorâmica, à qual se acede de elevador.

A Figura 3 representa o módulo da velocidade, v, da cabina desse elevador, em função do tempo, t, desde o instante em que a cabina parte da base do edifício até ao instante em que atinge a plataforma.

1.1. A força gravítica que atua na cabina realiza um trabalho _________ no intervalo de tempo [0,0;2,5]s e um trabalho _________ no intervalo de tempo [20,0;42,5]s.

(A) positivo ... positivo

(B) positivo ... negativo

(C) negativo ... positivo

(D) negativo ... negativo

1.2. Conclua se há, ou não, conservação da energia mecânica do sistema cabina + Terra no intervalo de tempo [2,5;42,5]s. Apresente, sem efetuar cálculos, a fundamentação que lhe permite obter aquela conclusão.

1.3. A soma dos trabalhos realizados pelas forças não conservativas que atuam na cabina é

(A) nula no intervalo de tempo [0,0;2,5] s.

(B) nula no intervalo de tempo [2,5;40,0] s.

(C) negativa no intervalo de tempo [0,0;2,5] s.

(D) positiva no intervalo de tempo [2,5;40,0] s.

1.4. Considere um ocupante da cabina do elevador, de massa 80 kg.

Determine a variação da energia potencial gravítica do sistema ocupante + Terra entre a base do edifício e a plataforma panorâmica.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. Um edifício está equipado com um conjunto de painéis fotovoltaicos.

2.1. O rendimento de um painel fotovoltaico _____ da potência que ele fornece ao circuito exterior e _____ da sua orientação relativamente aos pontos cardeais.

(A) não depende ... depende

(B) não depende ... não depende

(C) depende ... não depende

(D) depende ... depende

2.2. O conjunto de painéis fotovoltaicos instalado no edifício tem uma área total de 160 m2 e uma potência média de 3,7 kW.

A energia média diária da radiação incidente em cada 1,0 m2 de painel é 5,0 kW h.

Calcule o rendimento médio do conjunto de painéis fotovoltaicos.

Apresente todas as etapas de resolução.

3. Duas janelas, X e Y, de uma habitação, estão equipadas com o mesmo tipo de vidro simples. O vidro da janela X tem o dobro da espessura do vidro da janela Y e ocupa o triplo da área.

Considere que PX e PY designam, respetivamente, a potência transferida, por condução, através do vidro da janela X e através do vidro da janela Y.

Qual é a relação entre PX e PY se ambos os vidros estiverem submetidos à mesma diferença de temperatura?

GRUPO III

A radiação eletromagnética propaga-se no ar com uma velocidade praticamente igual à sua velocidade de propagação no vazio, pelo que o índice de refração do ar é 1,00.

1. A Figura 4 representa o trajeto de um feixe de radiação monocromática, muito fino, que, propagando-se inicialmente no ar, atravessa um semicilindro de um material transparente, voltando depois a propagar-se no ar.

1.1. Uma parte do feixe incidente na superfície plana do semicilindro sofre reflexão nessa superfície.

Qual é o ângulo, em graus, que se deverá observar entre o feixe refletido nessa superfície (não representado na Figura 4) e o feixe refratado?

1.2. Qual é, para a radiação considerada, o índice de refração do material constituinte do semicilindro representado na Figura 4?

(A) 0,59

(B) 1,1

(C) 1,7

(D) 1,9

2. No ar, uma radiação tem um comprimento de onda de 540 nm.

Qual é o comprimento de onda dessa radiação num meio de índice de refração 1,40?

(A) 216 nm

(B) 386 nm

(C) 540 nm

(D) 756 nm

GRUPO IV

Ao nível do mar, o ar seco é uma mistura gasosa constituída por cerca de:

• 78%, em volume, de nitrogénio, N2(g);

• 21%, em volume, de oxigénio, O2(g);

• 1%, em volume, de outros gases.

1. Considere uma amostra de ar seco, recolhida ao nível do mar, de volume 5,0 dm3, medido nas condições normais de pressão e de temperatura.

Calcule a massa de O2(g) que deverá existir nessa amostra.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. Considere a representação da molécula de O2 na notação de Lewis.

Quantos eletrões não compartilhados devem ser representados em cada um dos átomos de oxigénio?

(A) Dois.

(B) Quatro.

(C) Seis.

(D) Oito.

3. Na molécula de N2, a energia da ligação NN é 941 kJ mol-1.

Quando se formam, a pressão constante, duas moles de átomos de nitrogénio, no estado gasoso, a partir de uma mole de N2(g), é _________ , como calor, uma energia de _________ kJ.

(A) libertada ... 941

(B) libertada ... 1882

(C) absorvida ... 941

(D) absorvida ... 1882

4. Em 1898, W. Ramsay isolou, do ar, um gás até aí desconhecido. O espectro de emissão desse gás permitiu concluir que ele era formado por um elemento químico que nunca tinha sido identificado, a que chamaram árgon.

4.1. Explique como terá sido possível concluir, a partir do espectro de emissão do gás na região do visível, que este gás era constituído por um elemento químico que nunca tinha sido identificado.

Comece por referir o que se observa num espectro atómico de emissão, na região do visível.

4.2. Num átomo de árgon, Ar, no estado fundamental, quantos eletrões se encontram, no total, em orbitais caracterizadas pelo número quântico l = 1?

(A) Dois.

(B) Seis.

(C) Oito.

(D) Doze.

4.3. Um dos isótopos do árgon, Ar, tem número de massa 40.

Quantos neutrões existem, no total, no núcleo de um átomo desse isótopo?

GRUPO V

O dióxido de nitrogénio, NO2(g), é um poluente atmosférico com diversos efeitos adversos.

1. O NO2(g) é um gás de cor castanha que, em sistema fechado, existe sempre misturado com N2O4(g), um gás incolor, devido a uma reação que pode ser traduzida por

Considere uma mistura de NO2(g) e de N2O4(g) que se encontra em equilíbrio químico, à temperatura T.

1.1. A constante de equilíbrio, Kc , da reação considerada é 2,2x102 , à temperatura T.

Qual será a concentração de NO2(g) na mistura em equilíbrio, se a concentração de N2O4(g) nessa mistura for 0,030 mol dm-3?

1.2. Aquecendo a mistura, a volume constante, observa-se a intensificação da cor castanha.

À medida que a temperatura aumenta, sendo a reação direta ________ , a constante de equilíbrio da reação acima representada ________ .

(A) endotérmica ... aumenta

(B) exotérmica ... aumenta

(C) endotérmica ... diminui

(D) exotérmica ... diminui

2. Em laboratório, o NO2(g) pode ser preparado por reação do cobre sólido com uma solução concentrada de ácido nítrico, HNO3(aq) (M = 63,02g mol-1). Essa reação pode ser traduzida por

Cu (s) + 4 HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2 H2O (l) + 2 NO2 (g)

Adicionaram-se 80,0 g de cobre a 2,00 x 102 cm3 de uma solução de ácido nítrico, de densidade 1,42 g cm-3, que contém 68%, em massa, de HNO3.

Identifique o reagente limitante.

Apresente todas as etapas de resolução.

GRUPO VI

1. Considere átomos de flúor, de cloro e de bromo.

1.1. Quantos valores diferenciados de energia têm os eletrões de valência de qualquer um daqueles átomos no estado fundamental?

(A) Um.

(B) Dois.

(C) Três.

(D) Quatro.

1.2. A energia de ionização do cloro é a energia mínima necessária para, a partir de um átomo de cloro no estado fundamental, isolado e em fase gasosa, se formar um determinado ião.

Qual das configurações eletrónicas seguintes pode corresponder a esse ião no estado fundamental?

2. Os átomos de flúor, de cloro e de bromo podem ligar-se a átomos de hidrogénio, originando as moléculas HF, HCl e HBr, respetivamente.

Ordene as ligações H-F, H-Cl e H-Br por ordem decrescente do comprimento de ligação.

3. O ácido fluorídrico, HF (aq), é um ácido fraco, cuja reação de ionização em água pode ser traduzida por

3.1. Qual das expressões seguintes pode traduzir a constante de basicidade, Kb, da base conjugada do ácido fluorídrico?

3.2. O pH de uma solução de ácido fluorídrico de concentração 0,020 mol dm-3 é 2,45, a 25 ºC.

Determine a percentagem de ácido não ionizado, nessa solução.

Apresente todas as etapas de resolução.

4. Ao contrário do ácido fluorídrico, o ácido clorídrico, HCl (aq), é um ácido forte.

Adicionaram-se 150 cm3 de HCl (aq) de concentração 0,020 mol dm-3 a 1,00 dm3 de água.

Admita que o volume da solução resultante é a soma dos volumes adicionados.

Qual é o pH da solução resultante dessa adição?

(A) 2,58

(B) 2,52

(C) 1,76

(D) 1,70

FIM

Contactos

© Triplex