física e química?
a
bsolutamente!
Exame Final Nacional de Física e Química A| prova 715| 2018|Época Especial
Proposta de Resolução - v1.0
Grupo I
10ºano|Física|Energia e sua conservação 11ºano|Física|Mecânica
Item 1.1
O carrinho está parado quando a sua velocidade permanece igual a zero.
Analisando gráfico podemos concluir que tal acontece entre o instante 13,0 s e o instante 15,0 s.
[13,0 ; 15,0 ] s
Item 1.2
uma vez que:
A velocidade, v, (grandeza vectorial) terá o mesmo sentido do deslocamento, Δx. Analisando o gráfico, podemos concluir que a velocidade é positiva no intervalo [0,0 ; 13,0 ] s e negativa no intervalo [15,0 ; 25,0] s. Assim, o carrinho move-se no sentido positivo durante 13,0 s e no sentido negativo durante 10,0 s sendo
correcta a Opção D.
Item 1.3
No intervalo de tempo [0,0 ; 8,0] s, podemos dividir o movimento em dois troços:
1) [0,0 ; 5,0] s, onde a velocidade aumenta
2) [5,0 ; 8,0] s, onde a velocidade permanece constante.
Quando a velocidade é constante (não varia ao longo do tempo) a aceleração será nula. Esta constatação só é compatível com as opções A e B.
Se a velocidade, no troço 1), aumentasse de forma linear a aceleração seria constante (o que não acontece). Como a velocidade aumenta de forma exponencial tal significa que a
aceleração aumenta de forma linear, fazendo com que a opção A
seja a correcta.
Item 1.4
No intervalo de tempo referido, [8,0 ; 13,0 ] s, sabemos o seguinte: ● m = 0,400kg
● v = 0 (no final do movimento, t=13.0 s)
● Δx = x - x0 = 3,2 m
● Δt = t - t0 = 13 - 8 = 5 s
A intensidade da resultante das forças, FR é dada por:
Assim, teremos de calcular a componente escalar da aceleração, a através das equações do movimento:
Uma das formas de determinar a, seria através da resolução do sistema de equações após fazer as devidas substituições.
Outra das formas seria através da determinação de v0 (velocidade no instante t = 8,0s) uma vez que a área do
gráfico v(t) corresponde ao deslocamento efectuado, Δx . Assim e tratando-se de um triângulo de altura vo e
base Δt, como mostra a figura, podemos escrever:
Substituindo v0 em (2), fica:
Agora basta-nos substituir a em (1) para obtermos a intensidade da resultante das forças:
Item 2.1
A força normal, N, exercida pela pista no carrinho é sempre, por definição, perpendicular à trajectória. Desta forma:
Item 2.2
A altura mínima a que o
carrinho deve ser largado, hO,
relaciona-se com a energia
mecânica, EmO , no ponto de
partida, O, da seguinte forma:
uma vez que a energia cinética
nesse ponto será nula (vO = 0)
Se não houvesse dissipação de energia, a energia mecânica permaneceria constante (∆Em = 0) e poderíamos escrever EmO = EmC.
Como, entre o ponto de partida, O, e o ponto C, 5% da energia é dissipada podemos relacionar EmC e EmO da
seguinte forma:
Ou seja, como seria de esperar, EmO > EmC.
Assim, no ponto C, temos:
Substituindo este resultado em (2), podemos escrever:
para calcular hO, substituímos (3) em (1):
Item 2.3
Basicamente, se tomarmos o solo como referência, o trabalho da força gravítica que actua no carrinho será: ❏ Positivo quando desce
❏ Negativo quando sobe
Desta forma o trabalho da força gravítica entre as posições:
❏ B e C será negativo;
❏ A e B será positivo;
❏ C e D será positivo;
❏ B e D será nulo;
Pelo que a opção correcta será a opção C.
Item 2.4
Não havendo dissipação de energia, a energia mecânica permanece constante e podemos escrever:
Como a velocidade inicial é nula e no ponto D, h = 0, então EC = 0 e EpgD = 0, assim podemos escrever (1) da
seguinte forma:
Nestas condições, a massa não tem qualquer influência na velocidade final do carrinho pelo que a opção
correcta é a opção B.
Grupo II
10ºano|Física|Energia e sua conservação
Item 1
A taxa de transferência de calor por radiação não dependerá do meio material, o que exclui todas as opções
exceto a opção A.
Item 2.1
Se a temperatura do líquido diminui, quer
dizer que nesse intervalo de tempo, [0, t1],
a energia cedida pelo líquido foi superior à energia que ele absorveu.
Se a temperatura do líquido permanece constante, quer dizer que nesse intervalo
de tempo, [t1, t2], o líquido está em
equilíbrio térmico e a energia cedida é igual à energia absorvida.
Desta forma a opção correcta é a opção D.
Item 2.2
A energia transferida, E, associada a uma variação de temperatura, ΔӨ (Өfinal -Өinicial), é dada por:
onde m é a massa do corpo e c, a capacidade térmica mássica do material pelo qual o corpo é constituído. Sendo o equilíbrio térmico atingido a 73ºC, o líquido vai arrefecer cedendo energia, E, à esfera que irá aquecer:
Tendo em conta os dados fornecidos e a expressão (1) podemos escrever:
Substituindo (3) e (4) em (2), vem:
Grupo III
11ºano|Física|Ondas e eletromagnetismo
Item 1
As ondas sonoras são ondas mecânicas porque a sua propagação necessita de um meio material.
As ondas sonoras são longitudinais, uma vez que a direção de vibração do meio, neste caso a água, coincide com a direção de propagação do sinal sonoro.
Item 2
Os dois sensores estão colocados à mesma distância, d. sabemos que Δtágua = 0,1 s e Δtar= 0,1 + 0,34 = 0,44 s
(uma vez no ar o som demora mais 0,34 s a chegar ao sensor)
Como queremos saber qual o quociente entre a velocidade de propagação do som na água do mar, vágua e a velocidade de propagação do som no ar, var,
Como,
podemos escrever (1) da seguinte forma:
Substituindo Δtágua e Δtar em (2). calculamos o quociente pedido:
Item 3
A velocidade, v, do som à profundidade h1 é mínima.
Como a frequência, f, é uma característica da fonte sonora e não depende do meio e o comprimento de onda, λ, é dado pela expressão:
podemos concluir que para um valor de v mínimo teremos um comprimento de onda, λ, também, mínimo. sendo a opção correcta a
opção C.
Grupo IV
10ºano|Química|Elementos químicos e sua organização 10ºano|Química|Propriedades e transformações da matéria 11ºano|Química|Equilíbrio químico
11ºano|Química|Reações em sistemas aquosos
Item 1.1
Na molécula de água, H2O, os átomos de H existem na proporção de 2 para 1 relativamente aos átomos de
oxigénio.
46 kg de átomos de oxigénio correspondem a
assim, deverão existir 2 x 2,875 = 5,75 kmol de átomos de hidrogénio, o que corresponde a,
pelo que a opção correcta será a opção B.
Item 1.2
A variação da entalpia de uma reação química, ΔH, pode ser descrita por:
Tendo em conta a estequiometria da reação química
podemos calcular a soma das energias de ligação dos produtos:
Eligação(produtos)
tipo de ligação número de ligações Energia de ligação
2 2 x 436 = 872 kJ
1 489 kJ
Substituindo ΔH e a soma das energias de ligação dos produtos em (1), podemos escrever:
Esta energia corresponde à energia necessária para quebrar as ligações OーH de 2 mol de moléculas de H2O
aos quais correspondem 4 mol de ligações OーH, assim a energia necessária para quebrar 1 mol será:
Item 2.1
O rendimento global de síntese do P4 (s), η pode ser calculado da seguinte forma:
onde n é o número de moles de P4 obtido e nteórico é a quantidade de P4 que se obteria se o rendimento do
processo fosse 100%
uma vez que sabemos a massa de P4 obtido calculamos n:
Agora procedemos ao cálculo de nteórico .
Primeiro teremos que calcular a quantidade, n, de Na(NH4)HPO4 utilizada na reação.
Sabemos a concentração mássica , C da respectiva solução bem como o volume, V, utilizado o que nos
permite calcular a massa, m de Na(NH4)HPO4 envolvida no processo:
Sabendo a massa, m, calculamos a quantidade, n, de Na(NH4)HPO4:
atendendo à estequiometria do processo,
podemos concluir que 1 mol de Na(NH4)HPO4 irá produzir 1 mol de NaPO3 e que 8 mol de NaPO3 irão produzir
1 mol de P4. Assim, teoricamente, 8 mol de Na(NH4)HPO4 iriam dar origem a 1 mol de P4.
Para para calcularmos a quantidade teórica de P4 produzido por 1,284 mol de Na(NH4)HPO4 recorremos a
uma proporcionalidade directa:
Por fim determinamos o rendimento do processo, substituindo os valores n e nteórico em (1)
Item 2.2
❏ Como se trata de carbono elementar, Inicialmente o n.o. (C) = 0.
❏ Como dá origem a CO, e como o n.o. (O) = -2, podemos dizer que n.o.(C) - 2 = 0 ⇒ n.o.(C) =+2 ❏ Assim podemos concluir que o número de oxidação do carbono passa de 0 para +2, sendo a sua
variação +2.
❏ Como o n.o. aumenta, o carbono é a espécie oxidada, logo a opção correcta é a opção A.
Item 2.3
O fósforo pertence ao mesmo grupo do nitrogénio. Desta forma, tem o mesmo número de electrões de valência.
Assim, quando o fósforo se liga ao hidorgénio para formar fosfina, a geometria da molécula será semelhante à do amoníaco.
A opção correcta é a opção D.
Item 3.1
A equação que traduz a hidrólise do H2PO4- é:
sendo a respectiva constante de acidez, Ka, traduzida por:
pelo que a opção correcta será a opção B.
Item 3.2
A espécie ácida mais fraca é aquela que possui a constante de acidez mais baixa.
Atendendo à respectiva hidrólise:
podemos concluir, assim, que a respectiva base conjugada é a espécie PO43-
Item 4
A concentração total de fosfato numa amostra de urina é 29 mmol dm-3 e sendo a quantidade total de fosfato
a soma das quantidades dos iões H2PO4- e HPO42-, podemos dizer que para 1 dm3,
Por outro lado, como a concentração de HPO42- 3,0 vezes superior à concentração de H2PO4-, podemos dizer
que para 1 dm3 dessa solução temos:
Substituindo (2) em (1), temos:
Concluímos, que existem 21,8 mmol de HPO42- em 1 dm3 de amostra. Assim, em 50cm3 existirão
Conhecendo a quantidade, n, de HPO42- existente em 50 cm3 de amostra, falta-nos calcular o respectivo
número de iões, N:
Grupo V
11ºano|Química|Reações em sistemas aquosos
Item 1
Em primeiro lugar, segundo a Lei de Lavoiser, o número total de átomos irá permanecer constante, logo as únicas opções viáveis serão a A ou a B.
Como todas as espécies reagem mol a mol, podemos dizer que para se formarem x mol de moléculas de produto gastam-se x mol de moléculas de cada um dos reagentes:
Como no final sabemos que existe um total de 4,72 mol de moléculas, podemos equacionar o problema da seguinte forma:
Logo, podemos concluir que se gastaram 3,16 mol de metanal (CH2O). Opção B.
Item 2
O aumento do volume do sistema provoca uma diminuição da pressão do mesmo.
De acordo com o princípio de Le Châtelier, a diminuição da pressão do sistema irá favorecer a reação que conduz a um aumento da pressão por via do aumento da quantidade de gás.
De acordo com a equação química:
o aumento da quantidade de gás é obtido através da formação de reagentes (2 mol) e consumo do produto (1 mol) sendo assim favorecida a reação inversa, o que originará uma diminuição da quantidade de metanol.
Grupo VI
10ºano|Química|Elementos químicos e sua organização 11ºano|Química|Reações em sistemas aquosos
Item 1
Para se realizar um teste de chama o sal deve ser sujeito à maior temperatura possível de modo a transmitir aos electrões das espécies a identificar a maior quantidade de energia possível, tendo o cuidado de se utilizar uma colher para cada amostra a fim de se evitar contaminações.
A opção correcta é a opção C.
Item 2
Algumas das limitações do teste de chama são:
❏ Possibilidade de sobreposição de cores devido à presença de impurezas
❏ Nem todos os elementos químicos presentes nas amostras dos sais dão origem a uma cor
característica, podendo existir vários elementos químicos a originar chamas com cores semelhantes.
Item 3.1
As cores observadas correspondem sempre à frequência da radiação emitida quando os electrões transitam de níveis de energia mais altos para níveis de energia mais baixos.
a opção correcta é a opção D.
item 3.2
Os resultados mostram que:
❏ o catião cobre reduz-se a cobre metálico (daí a redução da intensidade da cor azul da solução) oxidando o chumbo e o zinco.
❏ A prata não é oxidada.
Assim pode-se concluir que o poder oxidante do ião cobre é maior que o poder oxidante dos iões chumbo e
zinco, pelo que a opção correta é a opção C
