Resoluo do Exame de Fsica e Qumica A (11. ano), 2011, 2. Fase

Exame disponvel em http://www.gave.min-edu.pt.

Grupo I1. cotao: 5 ; facilidade: 0,64 Ordenando a radiao por ordem crescente de com-primento de onda (e ordem decrescente de frequn-cia), temos:

radiao gamaradiao Xradiao ultravioletaradiao visvelradiao infravermelhaondas de rdio FM e AM

frequncia decrescentec.d.o. crescente

2. cotao: 10 ; facilidade: 0,27 O ndice de refraco para um meio ptico dado por

n = c

vonde c a velocidade da luz no vcuo e v a velocida-de da luz nesse meio.Portanto, quanto menor for o ndice de refraco n maior a velocidade da luz v, uma vez que so duas grandezas inversamente proporcionais. Ou seja, a radiao vermelha (ndice de refraco 1,51, menor que 1,53, ndice da radiao violeta) propaga-se com maior velocidade no vidro do que a radiao violeta.3. cotao: 5 ; facilidade: 0,56 (A)A velocidade da luz no vidro menor do que a ve-locidade da luz no ar. Logo, o feixe aproxima-se da normal superfcie de separao ar-vidro no ponto de incidncia. 4. cotao: 15 ; facilidade: 0,50 Energia mdia diria necessria para o aquecimento da gua, sob a forma de calor:

Q = m c

= 300 kg 4,18103 Jkg C 40 C

= 5,02107 JComo o rendimento de apenas 35%, necessrio utilizar maior quantidade de energia da radiao, de acordo com a proporo:

5,02107 J35%

= E100%

Donde:

E = 5,02107 J

35%100%

= 1,43108JCada colector, por m2 e por dia, recebe 1,0 107 J. Portanto, a rea de colectores que se pretende dada por:

1,0107 J1m2

= 1,43108J

A

Donde:

A = 1,43108J 1m2

1,0107 J= 14 m2

5. cotao: 5 ; facilidade: 0,38 (B)A temperatura de um corpo negro depende apenas da radiao emitida por esse corpo negro. De acordo com a lei de Wien, o comprimento de onda da radia-o de mxima intensidade emitida por um corpo negro inversamente proporcional sua temperatura.

Grupo II1.

1.1. cotao: 5 ; facilidade: 0,58 (D)Espectro de emisso: conjunto de radiaes emitidas (em geral, riscas de cor num fundo negro).Espectro de absoro: conjunto de radiaes absorvi-das (em geral, riscas negras num fundo de cor).1.2. cotao: 5 ; facilidade: 0,60 (B)

c = f

f = c

= 3,00108 m/s

486 1109

m

= 3,00108 m/s

4,86102 1109

m

= 3,00108 m/s

4,86 1107

m

= 3,00108

4,86107 1

s

= 3,00108

4,86107Hz

1.3. cotao: 10 ; facilidade: 0,29 Espectro de emisso do hlio: inclui riscas de 587 nm e de 667 nm.Espectro de absoro da estrela Rigel:

587 nm

667 nm

No espectro de absoro, as riscas de um certo elemento tm os mesmos comprimentos de onda do espectro de emisso desse elemento.Portanto, como no espectro de Rigel surgem riscas negras que correspondem absoro de radiao dos comprimentos de onda referidos para o espectro de hlio, podemos concluir que provvel a presena de hlio na atmosfera da estrela Rigel.2. cotao: 5 ; facilidade: 0,47 (C)Para o tomo de H, a emisso de radiao na zona do visvel ocorre nas transies de nveis n > 2 para o nvel n = 2. Portanto, apenas as opes (B) e (C) podem estar corretas.Na emisso de radiao, o tomo perde energia: a variao de energia associada transio negativa, como indicado na opo (C).

Grupo III1. cotao: 5 ; facilidade: 0,64 Ltio.O raio atmico tende a diminuir ao longo de cada perodo: o elemento com maior raio atmico dever ser o primeiro de cada perodo. O oxignio est no 2. perodo e o ltio o primeiro elemento do 2. perodo. 2. cotao: 5 ; facilidade: 0,41 Esquema da molcula de O2:

O O

3. cotao: 5 ; facilidade: 0,59 (D)

1,18103 kJ mol1 = 1,18103 kJ

mol

= 1,18103 103J

6,021023

4. cotao: 5 ; facilidade: 0,69 (B)

fraco molar de O2 =quantidade de O2

quantidade de todas as espcies

xO2 =0,047 mol

0,174 mol+ 0,047 mol+ 0,002 mol

= 0,0470,174+ 0,047 + 0,002

5. cotao: 10 ; facilidade: 0,59 Massa de butano: 23,26 gQuantidade de matria de butano:

1 mol58,14 g

= n23,26 g

n = 1 mol58,14 g

23,26 g

= 0,4001 mol

Proporo estequiomtrica:

2 C4H10 (g)+13O2 (g) 8 CO2 (g)+10 H 2O (g)

0,4001 mol

23,36 g

2 mol 13 mol 8 mol 10 mol

58,14 gmol

Clculo da quantidade de matria de oxignio O2 necessrio para a combusto completa de 23,26 g (0,4001 mol) de butano:

2 mol de C4H1013 mol de O2

= 0,4001 mol n de O2

n = 0,4001 mol13 mol2 mol

= 2,601 molClculo do volume correspondente a 2,601 mol de O2 em condies PTN:

22,4 Lmol

= V2,601 mol

V = 22,4 Lmol

2,601 mol

= 58,3 L

6. cotao: 5 ; facilidade: 0,48 (B)Som harmnico: uma nica frequncia.Se o som se propagar na gua a sua velocidade maior do que no ar. O perodo e a frequncia do som mantm-se (so caratersticos do som) mas como a velocidade maior, o comprimento de onda menor.

Grupo IV1.

1.1. cotao: 10 ; facilidade: 0,45 Por leitura do grfico, obtm-se o valor de Kw:

Faci

lidad

e de

cad

a ite

m: c

ota

o m

dia

, num

a es

cala

de

0 a

1.

As concentraes dos ies hidrnio e hidrxido na gua pura so iguais: [H O+] = [OH]Clculo da concentrao do io hidrnio:

Kw = H3O+

OH

3,01014 = H3O+

OH

3,01014 = c c3,01014 = c2

c = 3,01014

= 1,73107 molL

O pH correspondente a esta concentrao :

pH = log 1,73107( )= 6,76( )= 6,8

1.2. cotao: 5 ; facilidade: 0,34 (B)O carcter neutro da gua independente da tempe-ratura.Do grfico, conclui-se que Kw aumenta com a tempe-ratura: logo, a concentrao de H3O

+ (e, claro, a de OH) tambm aumenta com a temperatura. Quanto maior for a concentrao de H3O

+, menor o pH.1.3. cotao: 10 ; facilidade: 0,19 Do grfico, conclui-se que Kw aumenta com a tem-peratura.Aumentando Kw, aumentam as concentraes de H3O

+ e OH. Isto , favorece-se a reao direta:

2 H 2O (l)! H3O+ (aq)+OH (aq)

De acordo com a lei de Le Chtelier, o aumento de temperatura favorece a reao que tende a diminuir a temperatura, ou seja, a reao endotrmica.Portanto, conclui-se que a reao de autoionizao da gua endotrmica.2. cotao: 5 ; facilidade: 0,87 (C)As molculas de gua tanto podem ceder como receber ies H+.3. cotao: 5 ; facilidade: 0,62 (D)

4. cotao: 10 ; facilidade: 0,20 Molcula de gua: um tomo central de O e duas ligaes covalentes simples OH. No tomo de O h dois pares de eletres no ligantes.A teoria da ligao qumica relaciona a geometria das molculas com as foras de atrao e de repulso (eletres-ncleos; eletres-eletres; ncleos-n-cleos). As foras que se estabelecem entre os pares de eletres no ligantes e os dois pares de eletres li-gantes (ligaes OH) e os trs ncleos fazem com que o ngulo de ligao HOH seja inferior a 180, assumindo a molcula uma geometria angular.

Grupo V1. cotao: 10 ; facilidade: 0,44 Valor mdio da velocidade (valor mais provvel):

v = 0,846+ 0,853+ 0,8423

m/s

= 0,847 m/s Desvio mximo, em mdulo, entre o valor mdio e cada um dos valores medidos:

0,847 0,853 m/s = 0,006 m/sEste desvio mximo pode ser considerado como a incerteza absoluta da velocidade: v = (0,847 0,006) m/s2. cotao: 15 ; facilidade: 0,40 O cronmetro mede intervalos de tempo. Com o cronmetro podiam medir o tempo t que demora a percorrer a distncia d, que podia ser medida com a fita mtrica.Assumindo acelerao constante de magnitude a ao longo do plano, tem-se (o carrinho deixado cair, sem velocidade inicial):

d = 1

2a t2

Conhecendo d e t podiam calcular a:

a = 2d

t2

Uma vez obtido o valor de a, que constante, como a distncia d percorrida no tempo t, podiam calcular a velocidade v ao fim desse tempo t: v = a tOu, tendo em conta a expresso que permite calcular a acelerao:

v = a t

= 2dt2

t

= 2dt

Concluindo: para calcular a velocidade no final da rampa, multiplicavam a distncia d percorrida pelo carrinho por 2 e dividiam por t, o tempo que demo-rou a descida da rampa.3. cotao: 5 ; facilidade: 0,55 (A)Do grfico, obtm-se, por extrapolao:

Ec = 0,170 J12m v2 = 0,170

Resolvendo em ordem a v, temos:

12

0,4570 v2 = 0,170

v = 2 0,1700,4570

m/s

4. cotao: 5 ; facilidade: 0,40 (A)A energia cintica diretamente proporcional massa e ao quadrado da velocidade. Portanto, medida que a massa tende para 0, a energia cintica tende tambm para 0: o grfico da energia cintica tem de passar pela origem. As opes (C) e (D) esto erradas.Colocando uma sobrecarga no carrinho, aumenta-se a massa, logo aumenta-se a energia cintica. o que se representa na opo (A).

Grupo VI1. cotao: 5 ; facilidade: 0,58 (C)A menor diviso no eixo do tempo vale 0,2 s. Po-de-se estimar valores de meia diviso: 0,1 s.Ao fim de 3,3 s, a velocidade atinge um valor mxi-mo, apontando para o lado positivo do eixo. Ao fim desse tempo, a velocidade diminui at se anu-lar, quando j tinham passado 3,9 s, passando a partir da a apontar para o lado negativo do eixo, durante aproximadamente mais 0,2 s, de 3,9 s a 4,1 s.De 4,1 s a 5,0 s, a velocidade aponta para o lado negativo, mas cada vez mais prxima de zero.Ao fim de 5,0 s, a velocidade anula-se e passa a apontar para o lado positivo, aumentando e diminuin-do at se anular novamente ao fim de 6,3 s.H inverso do sentido do movimento quando a velo-cidade se anula e passa a apontar para o lado oposto ao lado para que apontava, antes de se anular.Dos intervalos referidos nas opes, tal sucede ape-nas no intervalo (C).2. cotao: 10 ; facilidade: 0,21 Entre 0,0 s e 1,4 s a acelerao praticamente cons-tante e vale:

0,40 m/s1,4 s

= 0,286 m/ss

Sendo a acelerao constante e a velocidade inicial nula, a distncia d percorrida ao fim do tempo t dada por:

d = 12a t2

= 12 0,2861,42

= 0,28 m

3. cotao: 5 ; facilidade: 0,49 (B)Ao fim de 3,4 s, a velocidade est a diminuir, apon-tando para o lado positivo do eixo Ox.Como a velocidade est a diminuir, a acelerao aponta para o lado oposto ao lado para onde aponta a velocidade. Aponta, pois, para o lado negativo do eixo.Apenas a opo (B) est de acordo com a situao descrita.