Física e Química A. Teste Intermédio de Física e Química A. Teste Intermédio. Versão 1. Duração do Teste: 90 minutos

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1 Tese Inermédio de Física e Química A Tese Inermédio Física e Química A Versão Duração do Tese: 90 minuos º ou 2.º Anos de Escolaridade Decreo-Lei n.º 74/2004, de 26 de Março Na folha de resposas, indique de forma legível a versão do ese. A ausência dessa indicação implica a classificação com zero ponos das resposas aos iens de escolha múlipla. Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página

2 Uilize apenas canea ou esferográfica de ina indelével, azul ou prea. Uilize a régua, o esquadro, o ransferidor e a máquina de calcular gráfica sempre que for necessário. Não é permiido o uso de correcor. Em caso de engano, deve riscar, de forma inequívoca, aquilo que preende que não seja classificado. Escreva de forma legível a numeração dos grupos e dos iens, bem como as respecivas resposas. As resposas ilegíveis ou que não possam ser idenificadas são classificadas com zero ponos. Para cada iem, apresene apenas uma resposa. Se escrever mais do que uma resposa a um mesmo iem, apenas é classificada a resposa apresenada em primeiro lugar. Para responder aos iens de escolha múlipla, escreva, na folha de resposas: o número do iem; a lera que idenifica a única alernaiva correca. Nos iens em que é pedido o cálculo de uma grandeza, apresene odas as eapas de resolução, expliciando odos os cálculos efecuados e apresenando odas as jusificações e/ou conclusões soliciadas. As coações dos iens enconram-se no final do enunciado do ese. O ese inclui uma abela de consanes na página 3, um formulário nas páginas 3 a 5, e uma Tabela Periódica na página 6. Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 2

3 TABELA DE CONSTANTES Velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3, m s Módulo da aceleração gravíica de um corpo juno à superfície da Terra Massa da Terra g = 0 m s 2 M T = 5, kg Consane de Graviação Universal G = 6,67 0 N m 2 kg 2 Consane de Avogadro N A = 6, mol Consane de Sefan-Bolzmann σ = 5, W m 2 K 4 Produo iónico da água (a 25 C) K w =, Volume molar de um gás (PTN) V m = 22,4 dm 3 mol FORMULÁRIO Conversão de emperaura (de grau Celsius para kelvin)... T = θ + 273,5 T emperaura absolua (emperaura em kelvin) θ emperaura em grau Celsius m Densidade (massa volúmica)... ρ = V m massa V volume Efeio fooelécrico... E rad energia de um foão da radiação incidene no meal E rem energia de remoção de um elecrão do meal E c energia cinéica do elecrão removido E rad = E rem + E c Concenração de solução... c = n quanidade de soluo V volume de solução Relação enre ph e concenração de H 3 O +... ph = log Ö[H 3 O + ] / mol dm 3 n V.ª Lei da Termodinâmica... U = W +Q +R U variação da energia inerna do sisema (ambém represenada por E i ) W energia ransferida enre o sisema e o exerior sob a forma de rabalho Q energia ransferida enre o sisema e o exerior sob a forma de calor R energia ransferida enre o sisema e o exerior sob a forma de radiação Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 3

4 Lei de Sefan-Bolzmann... P = e σ AT 4 P poência oal irradiada por um corpo e emissividade σ consane de Sefan-Bolzmann A área da superfície do corpo T emperaura absolua do corpo Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variação da sua emperaura... m massa do corpo c capacidade érmica mássica do maerial de que é consiuído o corpo T variação da emperaura do corpo E = mc T Q A Taxa emporal de ransmissão de energia como calor... = k T l Q energia ransferida aravés de uma barra como calor, no inervalo de empo k conduividade érmica do maerial de que é consiuída a barra A área da secção reca da barra l comprimeno da barra T diferença de emperaura enre as exremidades da barra Trabalho realizado por uma força consane, F, que acua sobre um corpo em movimeno recilíneo... d módulo do deslocameno do pono de aplicação da força α ângulo definido pela força e pelo deslocameno W = Fd cos α Energia cinéica de ranslação... E c = mv 2 2 m massa v módulo da velocidade Energia poencial gravíica em relação a um nível de referência... m massa g módulo da aceleração gravíica juno à superfície da Terra h alura em relação ao nível de referência considerado E p = m g h Teorema da energia cinéica... W soma dos rabalhos realizados pelas forças que acuam num corpo, num deerminado inervalo de empo E c variação da energia cinéica do cenro de massa do corpo, no mesmo inervalo de empo W = E c Lei da Graviação Universal... F g módulo da força gravíica exercida pela massa ponual m (m 2 ) na massa ponual m 2 (m ) G consane de graviação universal r disância enre as duas massas F g = G m m 2 r 2 Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 4

5 2.ª Lei de Newon... F resulane das forças que acuam num corpo de massa m a aceleração do cenro de massa do corpo F = ma Equações do movimeno unidimensional com aceleração consane... x = x 0 + v 0 + a 2 2 x valor (componene escalar) da posição v valor (componene escalar) da velocidade a valor (componene escalar) da aceleração empo Equações do movimeno circular com aceleração de módulo consane a c = a c módulo da aceleração cenrípea v módulo da velocidade linear v = r raio da rajecória T período do movimeno ω = ω módulo da velocidade angular v = v 0 + a v Comprimeno de onda... λ = f v módulo da velocidade de propagação da onda f frequência do movimeno ondulaório v 2 r 2π r T 2π T Função que descreve um sinal harmónico ou sinusoidal... y =A sin (ω ) A ampliude do sinal ω frequência angular empo Fluxo magnéico que aravessa uma superfície de área A em que exise um campo magnéico uniforme B... Φm = B A cosα α ângulo enre a direcção do campo e a direcção perpendicular à superfície Força elecromoriz induzida numa espira meálica... ε i = Φ m variação do fluxo magnéico que aravessa a superfície delimiada pela espira, no inervalo de empo Φ m Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 5

6 TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS 55 Cs 32,9 56 Ba 37, Lananídeos 72 Hf 78,49 73 Ta 80,95 74 W 83,84 75 Re 86,2 76 Os 90,23 77 Ir 92,22 78 P 95,08 79 Au 96,97 80 Hg 200,59 8 T 204,38 82 Pb 207,2 83 Bi 208,98 84 Po [208,98] 85 A [209,99] 86 Rn [222,02] 37 Rb 85,47 38 Sr 87,62 39 Y 88,9 40 Zr 9,22 4 Nb 92,9 42 Mo 95,94 43 Tc 97,9 44 Ru 0,07 45 Rh 02,9 46 Pd 06,42 47 Ag 07,87 48 Cd 2,4 49 In 4,82 50 Sn 8,7 5 Sb 2,76 52 Te 27,60 53 I 26,90 54 Xe 3,29 9 K 39,0 20 Ca 40,08 2 Sc 44,96 22 Ti 47,87 23 V 50,94 24 Cr 52,00 25 Mn 54,94 26 Fe 55,85 27 Co 58,93 28 Ni 58,69 29 Cu 63,55 30 Zn 65,4 3 Ga 69,72 32 Ge 72,64 33 As 74,92 34 Se 78,96 35 Br 79,90 36 Kr 83,80 Na 22,99 2 Mg 24,3 3 A 26,98 4 Si 28,09 5 P 30,97 6 S 32,07 7 C 35,45 8 Ar 39,95 3 Li 6,94 4 Be 9,0 5 B 0,8 6 C 2,0 7 N 4,0 8 O 6,00 9 F 9,00 0 Ne 20,8 H,0 2 He 4,00 90 Th 232,04 9 Pa 23,04 92 U 238,03 93 Np [237] 94 Pu [244] 95 Am [243] 96 Cm [247] 97 Bk [247] 98 Cf [25] 99 Es [252] 00 Fm [257] 0 Md [258] 02 No [259] 03 Lr [262] 58 Ce 40,2 59 Pr 40,9 60 Nd 44,24 6 Pm [45] 62 Sm 50,36 63 Eu 5,96 64 Gd 57,25 65 Tb 58,92 66 Dy 62,50 67 Ho 64,93 68 Er 67,26 69 Tm 68,93 70 Yb 73,04 7 Lu 74,98 87 Fr [223] 88 Ra [226] Acinídeos 05 Db [262] 04 Rf [26] 07 Bh [264] 08 Hs [277] 09 M [268] Número aómico Elemeno Massa aómica relaiva 0 Ds [27] Rg [272] 89 Ac [227] 57 La 38,9 06 Sg [266] Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 6

7 . Leia o exo seguine. A água não é mais do que um prao simples: a receia diz-nos para fazer reagir hidrogénio e oxigénio. O primeiro ingrediene veio direcamene do Big Bang logo que a maéria arrefeceu o suficiene. Ou seja, os proões os núcleos dos áomos de hidrogénio condensaram-se denro da bola de fogo cerca de um milionésimo de segundo após o nascimeno do empo e do espaço. O oxigénio é o erceiro elemeno mais abundane do Universo embora muio menos abundane do que o hidrogénio e o hélio, os quais, por erem nascido do Big Bang, consiuem quase odo o ecido do Universo. Conudo o hélio não é reacivo, é um soliário cósmico. Assim, a água é a combinação dos dois elemenos reacivos mais abundanes do Universo. Ball, P., H 2 O Uma biografia da água, Temas e Debaes, 999 (adapado).. Seleccione a única alernaiva que corresponde a uma afirmação correca, de acordo com o exo. (A) Os primeiros elemenos que se formaram foram o hidrogénio e o oxigénio. (B) A formação do Universo resulou da explosão de uma esrela maciça. (C) Após o Big Bang, a emperaura do Universo em vindo a aumenar. (D) Há um insane inicial para a conagem do empo e a criação do espaço..2. A Teoria do Big Bang pode ser evidenciada por alguns fenómenos deecados no Universo. Indique um desses fenómenos..3. O oxigénio é o erceiro elemeno mais abundane no Universo. Seleccione a única alernaiva que apresena a configuração elecrónica correca de um possível esado exciado do áomo de oxigénio. (A) s 2 2s 2 2p x 2 2p y 2p z (B) s 2 2s 3 2p x 2p y 2p z (C) s 2 2s 2p x 2 2p y 2 2p z (D) s 2 2s 2 2p x 2p y 2p z 2.4. O enxofre e o oxigénio siuam-se no mesmo grupo da Tabela Periódica. Seleccione a única alernaiva que coném os ermos que preenchem, sequencialmene, os espaços seguines, de modo a ober uma afirmação correca. O áomo de enxofre em raio aómico e energia de ionização do que o áomo de oxigénio. (A) maior... maior (B) menor... maior (C) menor... menor (D) maior... menor Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 7

8 .5. Um áomo de oxigénio ligado a dois áomos de hidrogénio forma uma molécula de água. Jusifique a seguine afirmação: «a molécula de água em geomeria angular». 2. Leia o exo seguine. A Química progrediu de uma are para uma ciência, quando os químicos começaram a medir a quanidade de cada subsância que era consumida e de cada subsância que era obida numa reacção química. Em muias desas reacções nenhum dos reagenes se esgoa, coexisindo uma cera quanidade deses com os produos da reacção são reacções incompleas; em alguns casos, esas reacções podem ser reversíveis, chegando a dar origem a equilíbrios químicos. Reger, D., Química: Princípios e Aplicações, Gulbenkian, 997 (adapado) 2.. A decomposição érmica do clorao de poássio, KClO 3 (s), é raduzida por 2 KClO 3 (s) 2 KCl(s) + 3 O 2 (g) Seleccione a única alernaiva que corresponde à quanidade de cloreo de poássio, KCl(s), que resula da reacção complea de 38,7 g de clorao de poássio impuro conendo 5,0% de impurezas ineres. (A) (B) (C) (D) 0,300 mol 0,35 mol 0,33 mol 0,349 mol M (KClO 3 ) = 22,55 g mol 2.2. A reacção reversível, raduzida por CoCl 2 6 H 2 O(s) (sólido de cor rosa) Þ CoCl 2 2 H 2 O(s) (sólido de cor azul) + 4 H 2 O(g) é uilizada como indicador do grau de humidade amosférica, baseando-se na variação da cor do sólido. Indique a cor do sólido num dia de muia humidade. Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 8

9 3. O ácido clorídrico, HCl(aq), é um dos ácidos mais uilizados em laboraórios de Química, nomeadamene, em volumeria de ácido-base. 3.. Numa acividade laboraorial, um grupo de alunos realizou uma iulação, com o objecivo de deerminar a concenração de uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH(aq) Nesa iulação, foram iulados 36,0 ml de solução aquosa de hidróxido de sódio, endo-se usado como iulane ácido clorídrico de concenração 0,20 mol dm 3. Deermine a massa de hidróxido de sódio que exisia nesse volume de solução aquosa de hidróxido de sódio, sabendo que se gasaram 8,0 ml de ácido clorídrico aé ao pono de equivalência da iulação. Apresene odas as eapas de resolução. M(NaOH) = 40,00 g mol Indique o maerial que os alunos uilizaram para adicionar progressivamene o iulane ao iulado O ácido clorídrico reage com o ferro de acordo com a equação 2 HCl(aq) + Fe(s) H 2 (g) + Fe 2+ (aq) + 2 Cl (aq) Seleccione a única alernaiva que coném os ermos que preenchem, sequencialmene, os espaços seguines, de modo a ober uma afirmação correca. O áomo de ferro, ao dois elecrões,, sendo o ferro a espécie. (A) ceder... reduz-se... oxidane (B) ceder... oxida-se... reduora (C) ganhar... reduz-se... oxidane (D) ganhar... oxida-se... reduora Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 9

10 4. Num esudo de movimenos vericais, uilizou-se uma pequena bola de massa m, em duas siuações diferenes, I e II. Considere que o senido do eixo Oy é de baixo para cima, e que nas duas siuações é desprezável o efeio da resisência do ar. 4.. Na siuação I, a bola é lançada vericalmene para cima, com velocidade inicial de módulo 5,0 m s Deermine a alura máxima aingida pela bola, em relação ao nível do lançameno. Apresene odas as eapas de resolução Seleccione a única alernaiva que apresena os gráficos que melhor raduzem as componenes escalares da velocidade, v y, e da aceleração, a y, em função do empo,, durane a ascensão e a queda da bola. (A) (B) (C) (D) v y v y v y v y a y a y a y a y 4.2. Na siuação II, a bola é largada, sem velocidade inicial, de uma deerminada alura, aingindo o solo com velocidade de módulo 4,0 m s. Seleccione a única alernaiva que coném a expressão do rabalho realizado pela resulane das forças que acuam na bola, aé esa aingir o solo, em função da sua massa, m. (A) W = 8,0 m (B) W = 8,0 m (C) W = 0 m (D) W = 0 m Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 0

11 5. Os meais, como por exemplo o cobre, são, em geral, bons conduores érmicos e elécricos. 5.. O gráfico da figura represena a variação de emperaura, θ, de duas esferas de cobre A e B, em função da energia, E, fornecida a cada esfera. θ B A E Fig. Seleccione a única alernaiva que raduz a relação correca enre as massas das duas esferas, m A e m B, respecivamene. (A) m A = 2 m B (B) m A = 2 m B (C) m A = 3 m B (D) m A = 3 m B 5.2. Uma resisência érmica de cobre de 500 W foi inroduzida num recipiene com 500 g de água a 20 ºC Deermine o inervalo de empo durane o qual a resisência deve esar ligada, para que a emperaura final da água seja 90 ºC, considerando que oda a energia fornecida pela resisência é absorvida pela água. Apresene odas as eapas de resolução. c(capacidade érmica mássica da água) = 4,8 0 3 J kg ºC Seleccione a única alernaiva que coném os ermos que preenchem, sequencialmene, os espaços seguines, de modo a ober uma afirmação correca. A ransferência de energia enre a resisência érmica e a água processa-se essencialmene por, sendo a energia ransferida sob a forma de. (A) condução... radiação (B) convecção... calor (C) convecção... radiação (D) condução... calor Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página

12 6. Na figura 2 esão represenadas duas placas meálicas paralelas, uma com carga posiiva e oura com carga negaiva, originando um campo elécrico uniforme. Admia que no pono P, é colocada uma parícula com carga negaiva. P P + Fig Seleccione o único esquema que represena correcamene o senido da linha de campo e a força elécrica, F e, que acua na parícula. (A) (B) (C) (D) F e P F e P P P F e F e 6.2. Os seres vivos evoluíram num mundo com campos elécricos e magnéicos naurais de baixa inensidade, mas as novas ecnologias muliplicaram os campos elecromagnéicos à nossa vola. Elabore um exo, abordando os ópicos seguines: Como são criados os campos magnéicos. Relação enre a direcção, o senido e a inensidade do vecor campo magnéico e as linhas de campo magnéico. Forma e posição relaiva das linhas de campo num campo magnéico uniforme. FIM Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 2

13 COTAÇÕES ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos ponos TOTAL ponos Tese Inermédio de Física e Química A - Versão Página 3