COMPETÊNCIAS E HABILIDADES. PROF.: Célio Normando

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1 COMPETÊNCIAS E HABILIDADES CADERNO 6 PROF.: Célio Normando CA 3 Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos. H8 Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. OBJETO DO CONHECIMENTO: Energia, transformações de energia. 1. (ENEM-99) O diagrama abaixo representa a energia solar que atinge a Terra e sua utilização na geração de eletricidade. A energia solar é responsável pela manutenção do ciclo da água, pela movimentação do ar, e pelo ciclo do carbono que ocorre através da fotossíntese dos vegetais, da decomposição e da respiração dos seres vivos, além da formação de combustíveis fósseis. De acordo com o diagrama, a humanidade aproveita, na forma de energia elétrica, uma fração da energia recebida como radiação solar, correspondente à: A) 4 x 10 9 D) 2,5 x 10 3 B) 2,5 x 10 6 E) 4 x 10 2 C) 4 x 10 4 SOLUÇÃO: Psol = 200 bilhões de MW = W Peletricidade = MW = W fração pedida = 2, RESPOSTA (B) 2. (ENEM-99) De acordo com este diagrama, uma das modalidades de produção de energia elétrica envolve combustíveis fósseis. A modalidade de produção, o combustível e a escala de tempo típica associada à formação desse combustível são, respectivamente, A) hidroelétricas chuvas um dia B) hidroelétricas aquecimento do solo um mês C) termoelétricas petróleo 200 anos D) termoelétricas aquecimento do solo um milhão de anos E) termoelétricas petróleo 500 milhões de anos

2 SOLUÇÃO: Nas usinas termoelétricas, é comum o uso do petróleo, combustível fóssil cujo período de formação é elevadíssimo (milhões de anos). RESPOSTA (E) 3. (ENEM-99) O alumínio se funde a 666ºC e é obtido à custa de energia elétrica, por eletrólise transformação realizada a partir do óxido de alumínio a cerca de 1000ºC. A produção brasileira de alumínio, no ano de 1985, foi da ordem de toneladas, tendo sido consumidos cerca de 20kWh de energia elétrica por quilograma do metal. Nesse mesmo ano, estimou-se a produção de resíduos sólidos urbanos brasileiros formados por metais ferrosos e não ferrosos em 3700 t/dia, das quais 1,5% estima-se corresponder ao alumínio. ([Dados adaptados de] FIGUEIREDO, P. J. M. A sociedade do lixo: resíduos, a questão energética e a crise ambiental. Piracicaba: UNIMEP, 1994) Suponha que uma residência tenha objetos de alumínio em uso cuja massa total seja de 10kg (panelas, janelas, latas etc.). O consumo de energia elétrica mensal dessa residência é de 100kWh. Sendo assim, na produção desses objetos utilizou-se uma quantidade de energia elétrica que poderia abastecer essa residência por um período de A) 1 mês. B) 2 meses. C) 3 meses. D) 4 meses. E) 5 meses. SOLUÇÃO: O enunciado cita que são necessários 20kWh de energia elétrica para se produzir 1kg de alumínio. Assim, para a produção de 10kg do metal, serão consumidos 200kWh. Como o consumo mensal de energia elétrica da residência é 100kWh, o total consumido para a produção dos 10kg de alumínio corresponde a 2 meses de energia elétrica. RESPOSTA (B) CA 5 - Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. H17 Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. OBJETO DO CONHECIMENTO: Potência Elétrica 4. (ENEM 2009) A instalação elétrica de uma casa envolve várias etapas, desde a alocação dos dispositivos, instrumentos e aparelhos elétricos, até a escolha dos materiais que a compõem, passando pelo dimensionamento da potência requerida, da fiação necessária, dos eletrodutos*, entre outras. Para cada aparelho elétrico existe um valor de potência associado. Valores típicos de potências para alguns aparelhos elétricos são apresentados no quadro seguinte: Aparelhos Potência (W) Aparelho de som 120 Chuveiro elétrico Ferro elétrico 500 Televisor 200 Geladeira 200 Rádio 50 *Eletrodutos são condutos por onde passa a fiação de uma instalação elétrica, com a finalidade de protegê-la. A escolha das lâmpadas é essencial para obtenção de uma boa iluminação. A potência da lâmpada deverá estar de acordo com o tamanho do cômodo a ser iluminado. O quadro a seguir mostra a relação entre as áreas dos cômodos (em m 2 ) e as potências das lâmpadas (em W), e foi utilizado como referência para o primeiro pavimento de uma residência.

3 Área do Cômodo (m 2 ) Sala/copa /cozinha Potência da Lâmpada (W) Quarto, varanda e corredor Banheiro Até 6, ,0 a 7, ,5 a 10, Obs.: Para efeitos dos cálculos das áreas, as paredes são desconsideradas. Considerando a planta baixa fornecida, com todos os aparelhos em funcionamento, a potência total, em watts, será de: A) 4070 B) 4270 C) 4320 D) 4390 E) 4470 SOLUÇÃO: Calculemos, primeiramente, as potências das lâmpadas usadas, obedecendo aos valores da 2ª tabela dada, e anexemos as duas tabelas. Cômodo Área (m 2 ) Lâmpada (W) Cozinha 3 3 = Corredor 3 0,9 = 2,7 60 Sala 3 2,8 = 8,4 100 Banheiro 1,5 2,1 = 2,15 60 Total (1) 320 Aparelhos Potência (W) Aparelho de som 120 Chuveiro elétrico Ferro elétrico 500 Televisor 200 Geladeira 200 Rádio 50 Total (2) Somando-se a potência das lâmpadas à dos outros aparelhos [Total (1) + Total (2)], temos: Ptotal = = W RESPOSTA (D)

4 OBJETO DO CONHECIMENTO: Gráficos dos Movimentos 5. (ENEM-2008) O gráfico modela a distância percorrida, em km, por uma pessoa em certo período de tempo. A escala de tempo a ser adotada para o eixo das abscissas depende da maneira como essa pessoa se desloca. Qual é a opção que apresenta a melhor associação entre meio ou forma de locomoção e unidade de tempo, quando são percorridos 10km? A) carroça semana B) carro dia C) caminhada hora D) bicicleta minuto E) avião segundo SOLUÇÃO: A alternativa que apresenta a melhor associação está na opção C, pois uma pessoa caminha, em média, 5 quilômetros por hora. RESPOSTA (C) OBJETO DO CONHECIMENTO: Lei de Hooke 6. Liga metálica superelástica pode melhorar edifícios contra terremotos. Uma liga metálica criada por japoneses bateu o recorde de elasticidade para esse tipo de material, atingindo uma combinação sem precedentes de flexibilidade e resistência. O novo composto suporta deformações de até 15% em sua estrutura e depois é capaz de retomar à forma original. A invenção pode ganhar aplicações que vão desde prédios imunes a terremotos até aparatos médicos microscópicos. Ainda sem nome comercial, o material foi criado por físicos da Universidade Tohoku, em Sendai, no Japão. Para fazer o composto, usaram como base o ferro e o misturaram com níquel, cobalto, alumínio e tântalo, produzindo uma estrutura cristalina complexa. O material obtido é quase duas vezes mais flexível que o nitinol --liga metálica de titânio e níquel que é a mais elástica até agora, além de ser um pouco mais forte.

5 Fonte: ( acesso em 9 de julho de 2011 ) Em uma experiência realizada para a determinação da constante elástica, k, de certo material, mediu-se a força, F, exercida sobre corpos de massas diferentes, em função do seu alongamento, Δx. Os dados obtidos desse experimento são representados no gráfico abaixo. Sabendo-se que o material obedece à Lei de Hooke, o valor da constante k para esse material é: A) 50,0 N/m B) 5,0 N/m C) 0,20 N/m D) 0,02 N/m E) 100N/m SOLUÇÃO: A força elástica é diretamente proporcional a deformação F = K. x 10,0 = K. 0,20 K=50,0 N/m RESPOSTA (A) OBJETO DO CONHECIMENTO: Energia Elétrica 7. (UERJ-2010 MODIFICADA) A tabela abaixo mostra a quantidade de alguns dispositivos elétricos de uma casa, a Dispositivo Quantidade Potência (kw) Tempo efetivo de uso diário (h) ar-condicionado 2 1,5 8 geladeira 1 0,35 12 lâmpada 10 0,10 6 potência consumida por cada um deles e o tempo efetivo de uso diário no verão. Considere o custo de 1 kwh = R$ 0,50. Durante 30 dias do verão, o gasto total com esses dispositivos, em reais, é cerca de: A) 234 B) 513 C) 666 D) 1026 E) 1190 SOLUÇÃO: Sendo N a quantidade de dispositivos, P a potência elétrica e t, o tempo efetivo de uso diário, e C (R$ 0,50) o custo do kwh, o gasto diário dos dispositivos é: G = N P t C. Através desse calculo, completemos a tabela abaixo.

6 Dispositivo N P (kw) t(h) Gasto diário (R$) ar-condicionado 2 1, ,5 8 0,50 = 12,00 geladeira 1 0, , ,50 = 2,10 lâmpada 10 0, ,1 6 0,50 = 3,00 O gasto mensal (30 dias) é: GMensal = 30 ( 12,00 + 2,10 + 3,00) = 30 (17,10) GMensal = R$ 513,00. RESPOSTA (B) OBJETO DO CONHECIMENTO: Associação de Lâmpadas Potência Elétrica Energia Elétrica 8. (PUC-PR 2009) O setor agropecuário, nos últimos anos, vem passando por grandes transformações. Atualmente, as propriedades rurais são dotadas de um bom nível de conforto, o que anteriormente era privilégio somente dos habitantes urbanos. Sem dúvida, a energia elétrica é a principal responsável por essa modernização. Ela permite desde a implantação de motores elétricos, que aumentam a capacidade produtiva da fazenda, até uma iluminação eficiente bem como a utilização de aparelhos de comunicação, como rádio, telefone, TV e vários outros, proporcionando melhor qualidade de vida e reduzindo o êxodo rural. Dessa maneira, a construção de usinas de pequeno porte pode ser uma alternativa para o fornecimento de energia elétrica para pequenas propriedades rurais. Em granjas, por exemplo, é comum a utilização de chocadeiras de ovos. Uma chocadeira de ovos comum necessita de quatro lâmpadas de 40 W V para aquecer o ambiente interno. Essas lâmpadas devem ficar ligadas 24 horas. De acordo com o texto, assinale a alternativa CORRETA. A) Utilizando-se a usina hidroelétrica e supondo que as lâmpadas da chocadeira estão associadas em paralelo, é possível fornecer energia elétrica para 150 chocadeiras por dia. B) Na tabela acima, a capacidade de geração está relacionada à potência elétrica gerada em cada tipo de usina. C) Na usina eólica, a energia é do tipo não renovável. D) Supondo que a tensão permaneça constante na associação das lâmpadas da chocadeira, a potência total será a mesma independente de a ligação ser em série ou em paralelo. E) Supondo que a tensão elétrica obtida gerada a partir de painéis fotovoltaicos seja contínua e igual a 220 V, se ligarmos as lâmpadas da chocadeira em série, nesta tensão elas funcionarão normalmente. SOLUÇÃO: A) Correta. Se uma chocadeira necessita de quatro lâmpadas, 150 chocadeiras usarão 600 lâmpadas. Pela potência de 1 lâmpada (40 W), necessita-se ao todo de uma potência 600x40 W

7 = W=24 kw, que é um valor condizente com a capacidade de geração da usina hidroelétrica. B) Falsa. Na tabela, são apresentados valores de energia (em kwh) nos casos da eólica e da fotovoltaica e são apresentados valores de potência (em kw) nos casos da hidroelétrica e térmica. C) Falsa. A energia eólica é renovável. D) Falsa. Com a ligação em paralelo existe a garantia de cada chocadeira receba a tensão de trabalho correta. Se a ligação por em série a tensão total será distribuída entre as chocadeiras e desta forma cada uma receberá apenas uma fração do que é necessário. E) Falsa. Se ligarmos as chocadeiras em série precisaremos de uma tensão total que deverá ser um múltiplo inteiro de 120 V. O valor 220 V não tem esta propriedade. RESPOSTA (A) OBJETO DO CONHECIMENTO: Gravitação Universal 9. (ENEM-2000) A tabela abaixo resume alguns dados importantes sobre os satélites de Júpiter. Ao observar os satélites de Júpiter pela primeira vez, Galileu Galilei fez diversas anotações e tirou importantes conclusões sobre a estrutura de nosso universo. A figura abaixo reproduz uma anotação de Galileu referente a Júpiter e seus satélites. De acordo com essa representação e com os dados da tabela, os pontos indicados por 1, 2, 3 e 4 correspondem, respectivamente, a: A) Io, Europa, Ganimedes e Calisto. B) Ganimedes, Io, Europa e Calisto. C) Europa, Calisto, Ganimedes e Io. D) Calisto, Ganimedes, Io e Europa. E) Calisto, Io, Europa e Ganimedes. SOLUÇÃO: Da figura, concluímos que, sendo r a distância de cada satélite a Júpiter: r2 < r3 < r1 < r4 Como a tabela mostra os satélites em ordem crescente de distância a Júpiter, vem que: 2 corresponde a Io 3 corresponde a Europa 1 corresponde a Ganimedes 4 corresponde a Calisto Logo, a sequência é Ganimedes, Io, Europa e Calisto. RESPOSTA (B) OBJETO DO CONHECIMENTO: Lâmpadas Incandescentes 10. (ENEM-99) Lâmpadas incandescentes são normalmente projetadas para trabalhar com a tensão da rede elétrica em que serão ligadas. Em 1997, contudo, lâmpadas projetadas para funcionar com 127V foram retiradas do mercado e, em seu lugar, colocaram-se lâmpadas concebidas para uma tensão de 120V. Segundo dados recentes, essa substituição representou uma

8 mudança significativa no consumo de energia elétrica para cerca de 80 milhões de brasileiros que residem nas regiões em que a tensão da rede é de 127V. A tabela abaixo apresenta algumas características de duas lâmpadas de 60W, projetadas respectivamente para 127V (antiga) e 120V (nova), quando ambas encontram-se ligadas numa rede de 127V. Acender uma lâmpada de 60W e 120V em um local onde a tensão na tomada é de 127V, comparativamente a uma lâmpada de 60W e 127V no mesmo local tem como resultado: A) mesma potência, maior intensidade de luz e maior durabilidade. B) mesma potência, maior intensidade de luz e menor durabilidade. C) maior potência, maior intensidade de luz e maior durabilidade. D) maior potência, maior intensidade de luz e menor durabilidade. E) menor potência, menor intensidade de luz e menor durabilidade. SOLUÇÃO: A observação da tabela indica que, nas condições propostas, a lâmpada de (60W; 120V) tem: maior potência, maior intensidade de luz e menor durabilidade. RESPOSTA (D) GABARITO 1. B 2. E 3. B 4. D 5. C 6. A 7. B 8. A 9. B 10. D