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Proposta de Resolução do Exame Nacional de Física e Química A
11.º ano, 2013, 2.ª fase, versão 1
Sociedade Portuguesa de Física, Divisão de Educação, 16 de julho de 2013, http://de.spf.pt/moodle/
Grupo I 1. (B) s , , s m , m , s m , km , 1 -1 - 8 3 4 8 3 4 8 4 10 00 3 10 10 6 3 10 00 3 10 10 6 3 10 00 3 10 6 3 c d t t d c
2. Aceleração centrípeta do satélite geoestacionário [r(6,41063,6107) m]:
-2n T n n s s T n
g , ms
, , , , 0222 10 6 3 10 4 6 10 98 5 10 67 6 2 7 6 24 11 2 2
a
r M G a a m r m M G ma F
Período de translação do satélite:
h h , s , , , n n
n 3600 24
10 68 8 10 68 8 222 0 10 24 4 2 2
4 4 4
7 2
T
a r T r T a r a OU
Verificar que a aceleração centrípeta de um satélite geoestacionário à altitude considerada
coincide com o valor obtido com base na segunda lei de Newton e na lei da gravitação
universal:
-2n 6,4 10 3,6 10 0,22ms
3600 24
4
4 6 7
2
2
r T
r a
3.
3.1. (A)
Para que a intensidade média da radiação solar seja 1,3103 Wm-2 é
necessário que o painel seja perpendicular à direção da radiação
incidente.
Estando com essa orientação, a área do painel pode ser qualquer dado
que para a mesma distância ao Sol a intensidade da radiação incidente
no painel é constante. [A potência média da radiação e a área do painel
são, no mesmo local e para a mesma orientação, diretamente
proporcionais: , 3 Wm-2 10 3 1 A P
2 3.2. Energia incidente no conjunto de painéis em um dia:
h kW h
W ,
h m m
W
, -2 2
incidente 13 10 12 24 374 10 374
5
3
P t I A t E
Energia elétrica média produzida pelo conjunto de painéis:
h kW %
% h kW %
(%)
%
(%) elétrica incidente
incidente
elétrica 75
100 20 374
100
100
E E
E E
4. Duas das seguintes características: não se difratam significativamente (propagam-se em linha reta), não se refletem significativamente na ionosfera, não são absorvidas (são pouco
absorvidas) pela atmosfera.
Grupo II
1.
1.1.O principal mecanismo de transferência de energia, como calor, que permite o aquecimento de todo o ar é a convecção.
O ar que se encontra junto ao fogo aquece, tornando-se menos denso, o que dá origem
a uma corrente quente ascendente. Este ar, ao subir, arrefece, ao transferir energia
para o ar que encontra, tornando-se assim mais denso, o que irá originar uma corrente
descendente de ar mais frio.
As correntes quentes ascendentes e as correntes frias descendentes, repetindo-se, em
simultâneo, ao longo do tempo, permitem o aquecimento de todo o ar.
1.2. (C)
) mol (dm
m dm m
, ) mol (dm
m ,
,
1 -3 m
-3 3 3
1 -3 m
3
m m
O O
2 2
V V
V V V
V n
3 10 800 21 0 800
21 0 21
0
mol , m
O2 V
n 800 10 021 3
3 2. (B)
m ,
atm ,
atm ) , , ( m atm ,
m 3 3 30 103
10 32 1
00 1 60 0 10 10
32 1
10
h p
3. (A)
, ,
p mg h mg mg
E
WP 2010320103
4. (C)
Na troposfera a temperatura diminui com a altitude.
Grupo III
1. (D)
m ) ( m ) ( )
( 5 02 02 04 08
2
1 2 2
, , y ,
, y t gt t
y
2. A energia dissipada traduz-se numa diminuição de energia mecânica do sistema bola + Terra. A velocidade terminal é constante logo a variação de energia cinética da bola é nula.
Variação de energia potencial gravítica do sistema bola + Terra:
J ,
, ,
p
2 2
3
10 0 2 10 0 50 10 10 0
4
E mg h mg y
Como a variação de energia mecânica é igual à soma da variação de energia cinética com a
variação de energia potencial, conclui-se que a variação de energia mecânica é igual à
variação de energia potencial: m c p
,
, J2 2
10 0 2 10
0 2
0
E E E .
Assim a energia dissipada é 2,0102J.
4 A energia dissipada corresponde ao simétrico do trabalho das forças dissipativas.
Como o movimento é uniforme a resultante das forças é nula. Assim a resultante das forças
dissipativas (resistência do ar) é simétrica do peso e o seu trabalho é
, J, ,
º cos º
cos ar as dissipativ
2 3
10 0 2 1 500 0 10 10 0 4 180
180
R d mgd
WF
Conclui-se que a energia dissipada é 2,0102J .
OU
Como a velocidade terminal é constante, a variação de energia cinética é nula e,
consequentemente, o trabalho da resultante das forças é também nulo.
Assim o trabalho da resistência do ar (força dissipativa) é simétrico do trabalho do peso:
J ,
, ,
p
2 2
3
10 0 2 10 0 50 10 10 0
4
W E mg h mg y
WR P
ar
.
O módulo do trabalho da resistência do ar é igual à energia dissipada: 2,0102J,
3.
3.1. (A)
A velocidade da bola tem a direção e o sentido do movimento, ou seja,
direção paralela ao plano e sentido negativo do eixo dos xx (subida).
Como o movimento de subida é retardado, a aceleração tem sentido
oposto à velocidade (sentido positivo do eixo dos xx).
3.2. (D)
Na ausência de forças dissipativas a energia mecânica do sistema bola +
Terra permanece constante.
Tomando como referência para medição da energia potencial a posição
inicial:
m, c,0 p, 02 máx
0
m, máx máx 2 0 0
1 0
0 E E mv mgh
E
E h h
g v
h
2 1 2 0
máx constante
A altura máxima atingida pela bola, hmáx, é diretamente proporcional ao quadrado da
5
OU
O trabalho da resultante das forças é igual à variação de energia cinética.
R R
c
R F
m
v d v
m d
F E
WF
2 2
1 0
2 0 2 0
constante
Como a resultante das forças e a massa são contantes, e o módulo do
deslocamento máximo é proporcional à altura máxima, conclui-se que a
altura máxima é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade.
3.3.
x / m
t / s 2,0
1,0
6 Grupo IV
1.
1.1. Variação da quantidade de SO3 até ser atingido o equilíbrio:
nSO3 4,0 0,40 1,6mol SO3 ,e ,
,
, mol 4 2 6 1 04
n
A proporção estequiométrica entre SO2 e SO3 é 1:1 (a quantidade de SO2 que se forma é
igual à quantidade de SO3 que reage), assim
,
, mol SO ,e , , molSO
SO2 3 16 16 2 01616
n n n
A proporção estequiométrica entre O2 e SO3 é 1:2 (a quantidade de O2 que se forma é
metade da quantidade de SO3 que reage), assim
,
, mol O ,e , , molSO
O2 3 2
80 0 80 0 0 80
0 6 1 2 1
2 1
n n n
As concentrações de equilíbrio são:
-3e
3 , moldm
, ,
SO 12
0 2
4 2
;
-3e
2 , moldm
, ,
SO 080
0 2
6 1
;
-3e
2 , moldm
, ,
O 040
0 2
80 0
;
Assim a constante de equilíbrio é
12 01840 0 80 0
2 2
2 ,
, , , SO
O SO
3 2 2 2
c
K
1.2. (C)
Na decomposição há absorção de energia: 9,82104Jmol-1.
Assim para duas moles a energia interna do sistema aumentará de
J ,
mol mol
J
,82 10 -1 2 982 10 2
9 4 4
2. 1,25
Nas mesmas condições de pressão e temperatura os volumes molares de
SO3 e de SO2 são iguais.
O quociente entre as densidades é:
3207 2 1600
12500 16 3 07 32
, mol g , ,
mol g , ,
1
-1
-so so
so so
so so
2 3
2 3
2
3
M M
V M V M
m m
7 3. Massa de 100 cm3 de solução concentrada de ácido sulfúrico:
g cm
cm g
, -3 3
solução V 184 100 184
m
Massa de H2SO4 naquele volume de solução:
g ,
% g %
) / %(
% )
/
%( HSO solução
solução SO H
4 2 4
2 2
10 8 1 100
98 184 100
100
m m m m %
m m m m
Grupo V 1. (B)
Molécula de oxigénio na notação de Lewis:
Em cada átomo de oxigénio existem dois pares de eletrões de valência
não ligantes.
2. (B)
A configuração eletrónica do átomo de oxigénio no estado fundamental é
1s2 2s2 2p4.
Os eletrões de valência menos energéticos são os da orbital 2s
caracterizados por
2 1 0 0 2 , , ,
, , ,l ml ms
n e
2 1 0 0 2 , , ,
, , ,l ml ms
n .
3. (C)
A energia de ionização do átomo de oxigénio é a energia mínima
necessária para formar o ião monopositivo de oxigénio a partir do átomo,
ambos no seu estado fundamental.
4.
Quatro riscas pretas (absorção) nas mesmas posições das quatro riscas “brancas” (emissão),
a distâncias de 2,3 cm, 3,6 cm, 6,8 cm e 7,7 cm da margem esquerda do espectro.
8 Grupo VI
1.
1.1. (C)
O intervalo de tempo necessário para a dissolução completa diminui com
o aumento do estado de divisão do sólido e com o aumento da agitação
da mistura, dependendo, portanto, desses dois fatores.
1.2. (D)
A solubilidade de um sal em água é a concentração do sal dissolvido
numa solução saturada.
Para o nitrato de potássio a proporção entre os iões é 1:1. Logo as
concentrações dos iões potássio e nitrato são iguais à concentração do
nitrato de potássio que se dissolveu e, portanto, à solubilidade.
2.
2.1. 31 g
A 40 ºC a solubilidade de KNO3 é 62 g por 100 g de água.
Logo para 50 g de água a massa de KNO3 que é possível1 dissolver, para
obter numa solução saturada é g g g 50
g 31
100
62 .
2.2. Da leitura do gráfico verifica-se que a 30 ºC a solubilidade de KNO3 é 46 g por 100 g de
água (valor exato).
O valor medido pelo grupo de alunos é 55 g, o que representa um erro absoluto de
g
g 9
46
55 .
Erro relativo expresso em percentagem:
% % g g % exato valor (%) absoluto
relativo 100 20
46 9
100
e
e .
2.3. A solubilidade do KNO3 aumenta com a temperatura, o que significa que um aumento
de temperatura favorece a dissolução do sal.
De acordo com o Princípio de Le Châtelier, o aumento de temperatura favorece a
transformação que ocorre com absorção de energia (reação endotérmica) isto é, o
sentido em que se retira energia do meio.
Conclui-se que a dissolução do KNO3 é um processo endotérmico.
1
