º.. Escola Secundária de Casquilhos Teste 4 de Física e Química A 10º ANO 25/03/ minutos

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1 º.. Escola Secundária de Casquilhos Teste 4 de ísica e Química A 10º ANO 25/03/ minutos NOME Nº Turma Informação Professor Enc. de Educação TABELA DE CONSTANTES Constante de Avogadro N A = 6, mol -1 olume molar de um gás (PTN) m = 22,4 dm 3 mol -1 Capacidade térmica mássica da água c água = 4180 J kg -1 ºC -1 Constante de Stefan-Boltzmann =5, Wm -2 K -4 ORMULÁRIO Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variação da sua temperatura... E energia ganha ou cedida pelo corpo m massa do corpo c capacidade térmica mássica do material de que é constituído o corpo variação de temperatura sofrida pela amostra Rendimento... rendimento E u energia útil E f energia fornecida Potência fornecida... potencia fornecida E f energia fornecida t intervalo de tempo Potência dissipada por efeito de Joule... P potencia U diferença de potencial I intensidade de corrente Energia fornecida... energia fornecida energia útil energia dissipada Energia cinética... massa do corpo ou da partícula velocidade 1

2 Energia potencial gravítica... massa do corpo ou da partícula aceleração da gravidade h altura acima do chão Energia mecânica... energia mecânica energia cinética energia potencial Intensidade da radiação... intensidade da radiação potência área Lei de Stefan Boltzmann... potencia total radiada pela superfície de um corpo e emissividade da superfície do corpo constante de Stefan Boltzman área da superfície do corpo temperatura absoluta da superfície do corpo Potencia total da radiação... intensidade da radiação e emissividade da superfície do corpo constante de Stefan Boltzman temperatura absoluta da superfície do corpo 1. Complete os espaços vazios de modo a obter correspondências corretas entre o nome do ião e sua fórmula iónica: (A) fosfato ) () sulfito (B) carbonato ) (G) dicromato ) (C) nitrato ) (H) hidróxido ( ) (D) cloreto ( ) (I) fluoreto ( ) (E) Sulfato ) (J) Permanganato ) 2. aça corresponder a cada número da coluna 1 uma letra da coluna 2 de modo a obter correspondência corretas entre o nome do composto e a sua fórmula molecular: Coluna 1 Coluna 2 1 hidróxido de alumínio A NaNO 3 2 carbonato de magnésio B Al(OH) 3 3 fosfato de cálcio C ZnSO 4 4 nitrato de sódio D Ca 3 (PO 4 ) 2 5 sulfato de zinco (II) E MgCO 3 Col I Col II 1 B 2 E 3 D 4 A 5 C 2

3 3. Assinale com () a opção que apresenta apenas formulas químicas de hidróxidos. (A) BiOH, H 2 O, CaBr 2 (B) HNO 2, Ba(OH) 2, KCl (C) HCl, NH 4 OH, BaS (D) NaOH, LiOH, Ca(OH) 2 4. Assinale com () a opção que apresenta, sequencialmente, as fórmulas químicas de um ácido, de uma base e de um sal. (A) H 2 S, NaCl, KOH (B) H 2 S, NH 4 OH, CaCl 2 (C) ecl 2, LiOH, BaS (D) NaOH, H 2 SO 4, Ca(OH) 2 5. Os principais constituintes do petróleo bruto e do gás natural são compostos orgânicos pertencentes à família dos alcanos, também designados por hidrocarbonetos saturados. Relativamente aos alcanos, classifique cada uma das seguintes afirmações como verdadeira () ou falsa (). (A) Um hidrocarboneto com três átomos de carbono designa-se heptano. (B) Os alcanos podem ter ligações carbono-carbono simples, duplas e triplas. (C) Os hidrocarbonetos são compostos de carbono constituídos apenas por carbono e hidrogénio. (D) Um alcano com apenas três átomos de carbono pode ser ramificado. (E) O ciclohexano tem menos átomos de hidrogénio que o hexano. 6. aça corresponder um número à opção adequada de modo a estabelecer correspondências corretas entre a fórmula de estrutura e o respetivo nome do composto (A) 2,2-dimetilpropano (opção 5) (B) but-2-eno (opção 3) (C) 2-metilbutano (opção 4) (D) triclorofluorometano (opção 2) (E) ciclopropano (opção 6) 7. O conhecimento de propriedades físicas como a capacidade térmica mássica e o calor latente de fusão são fundamentais quando se analisam situações que envolvem transferências de energia sob a forma de calor. Tendo por referencia o que sabe sobre estas propriedades classifique as seguintes afirmações em verdadeiras () e falsas (). 3

4 (A) Se a dois corpos A e B de igual massa for fornecida a mesma quantidade de calor o corpo que tiver maior capacidade térmica mássica sofrerá maior variação de temperatura. (B) A unidade SI de calor latente de fusão é a cal/kg. (C) A capacidade térmica mássica é uma grandeza física característica de cada substância. (D) A unidade SI de capacidade térmica mássica é Jkg -1 K -1. (E) O calor latente de fusão é a quantidade de calor que é preciso fornecer a 1 kg de uma dada amostra para que a sua temperatura aumente 1ºC. 8. A duas amostras A e B da mesma substância foi fornecida três vezes mais calor à amostra A do que à amostra B para que ambas vaporizassem completamente. Escolha a opção correta tendo por referência o que se acabou de afirmar. (A) O calor latente de vaporização da amostra A é igual ao calor latente de vaporização da amostra B. (B) O calor latente de vaporização da amostra A é três vezes maior que o calor latente de vaporização da amostra B. (C) O calor latente de vaporização da amostra A é três vezes menor que o calor latente de vaporização da amostra B. (D) A razão entre os calores latentes de vaporização das duas amostras é igual a A estação espacial internacional, a funcionar desde os primeiros anos do séc. I, foi projetada para utilizar painéis fotovoltaicos que fornecem 16 kw à estação, com um rendimento de 11%. A área dos painéis, admitindo que recebem, por segundo, 1,4 kw m -2 de energia solar é dada pela expressão: Opção (A) 10. A figura mostra um gráfico que traduz a energia transferida para dois corpos, A e B, de iguais massas, em função da variação das respetivas temperaturas, T. Elabore um texto no qual refira qual dos dois corpos tem maior capacidade térmica mássica e porquê. O declive da reta Q = f( T) é o produto da massa do corpo pela sua capacidade térmica mássica. Como o declive da reta Q = f( T) é maior para o corpo A então a capacidade térmica mássica do corpo A é maior do que a do corpo B já que as massas dos dois corpos são iguais. Pelo exposto podemos afirmar que o corpo A tem maior capacidade térmica mássica que o corpo B. Ou então: ornecendo a mesma quantidade de calor às duas amostras observa-se que a amostra B sofreu uma maior variação de temperatura. Observa-se através da equação Q/(m T) = c que quanto maior for a variação de temperatura sofrida menor será a capacidade térmica mássica. Como a variação de temperatura da amostra B é maior logo a sua capacidade térmica é menor. Então a capacidade térmica da amostra A é superior à capacidade térmica da amostra B. 4

5 11. De entre as afirmações seguintes identifique a/s verdadeira/s e a/s falsa/s. (A) A energia interna de um corpo resulta da energia cinética e potencial das suas partículas. (B) A energia de um corpo é sempre igual à sua energia interna. (C) 1 litro de água tem a mesma energia interna que 2 litros de água à mesma temperatura. (D) A temperatura é uma propriedade de um sistema que está relacionado com a agitação das suas partículas. (E) A temperatura e a energia interna são a mesma grandeza física. 12. Numa aula laboratorial, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por um painel fotovoltaico, um reóstato e aparelhos de medida adequados. azendo incidir no painel a radiação proveniente de uma lâmpada, os alunos realizaram as medições necessárias para determinarem a potência fornecida ao circuito, P, em função da resistência, R, introduzida pelo reóstato. Com os resultados obtidos os alunos construíram o gráfico representado na figura seguinte: a) Escolha a opção que completa corretamente a afirmação "Para poderem determinar o valor da potência fornecida ao circuito, os alunos mediram as seguintes grandezas " (A) a temperatura do painel e a diferença de potencial nos terminais do painel fotovoltaico. (B) a intensidade de corrente no circuito e a diferença de potencial nos terminais do painel fotovoltaico. (C) o intervalo de tempo durante o qual o painel esteve ligado e a resistência introduzida no reóstato. (D) a resistência introduzida pelo reóstato e a temperatura do painel. b) Represente o esquema do circuito elétrico montado para realizar a experiência. 5

6 c) Indique duas desvantagens da utilização de painéis fotovoltaicos na produção de energia elétrica. Serão consideras para efeito de classificação duas das seguintes desvantagens: - baixo rendimento do processo de conversão de energia radiante em energia elétrica; - necessidade de áreas muito grande de utilização; - necessidade de condições meteorológicas adequadas (grande exposição solar); - Dificuldade de armazenamento da energia; - São necessários sistemas complementares pelo que pode não ser económica. d) Tendo por referência os resultados obtidos pelo grupo de alunos escreva um pequeno texto no qual deverá abordar os seguintes tópicos: - ariação da eficiência do painel fotovoltaico em função da resistência; - Identificação do valor da resistência do circuito que otimiza o rendimento do painel fotovoltaico. O gráfico permite observar que a potência do painel e consequentemente a sua eficiência aumenta à medida que aumenta a resistência externa. Porém isso só acontece até um valor de resistência externa aplicada de 23. A partir daí, mesmo que a resistência exterior aplicada aumente, a eficiência do painel diminui. Assim, a resistência para a qual a eficiência do painel é máxima é 23. e) Considere que a lâmpada esteve ligada durante 3,0 min, em cada ensaio, tendo fornecido ao painel fotovoltaico uma energia de 57,6 J. Determine o rendimento do painel fotovoltaico quando o reóstato introduz uma resistência de 28 no circuito. 13. Na figura representou-se o gráfico da variação da temperatura em função do tempo, no interior de duas latas do mesmo material mas de cores diferentes (preta e branca) quando sobre elas se fez incidir radiação emitida por uma lâmpada. 6

7 B A a) Indique, justificando, qual é a curva correspondente à cada uma das latas e porquê? Comece por referir o que aconteceu à variação de temperatura de cada lata. Observa-se que para um mesmo tempo de exposição à radiação visível a lata A sofreu uma menor variação de temperatura que a lata B. Pelo exposto podemos afirmar que a lata B é um melhor absorsor de radiação que a lata A já que a sua temperatura sofreu uma maior variação para o mesmo tempo de exposição. Então a lata B é a lata preta e a lata A é a lata branca. b) Indique, justificando, se ao fim de 10 minutos as latas já atingiram o equilíbrio térmico. Refira ainda o que acontece à temperatura e às transferências de energia após este ter sido atingido. A observação do gráfico não nos permite saber se ao fim de 10 minutos as latas atingiram o equilíbrio térmico. A partir desse instante não dispomos de dados que seriam fundamentais para tirar essa conclusão. Tudo leva a querer que, a partir desse instante, a temperatura de ambas as latas iria manter-se constante o que quereria dizer que a energia recebida pelas latas era exatamente igual à energia por elas emitida. Se a partir dos 10 minutos a temperatura se mantiver constante poderemos afirmar que o equilíbrio térmico foi atingido. No entanto como referido no início não dispomos de dados suficientes para tirar essa conclusão. c) Em seu entender qual das duas latas representadas arrefecerá mais rapidamente? Justifique. Um bom absorsor de radiação é igualmente um bom emissor de radiação. Pelo exposto a lata que sofreu, no mesmo intervalo de tempo, uma maior variação de temperatura durante a absorção é também aquela que irá sofrer uma maior variação de temperatura durante a emissão., isto é, é aquela que arrefecerá mais rapidamente. Logo a lata preta é a que arrefece mais rapidamente. d) Se tivéssemos realizado a experiência com 4 latas (cinza polida, branca, cinza baça e preta) qual seria o aspeto do gráfico final? (represente as 4 séries obtidas)? 7

8 preta baça branca polida 14. A potência da radiação solar absorvida pela Terra é dada pela expressão: em que 0,70 é a fracção da radiação solar que contribui para o aumento da energia interna do planeta, S é a constante solar (1, W km -2 ) e r T = 6, m é o raio médio da Terra. (Nota: a constante solar é a quantidade média de radiação recebida num ponto, perpendicular aos raios solares, localizado no exterior da atmosfera a meia distância entre o Sol e a Terra.) a) Defina albedo de um planeta. Designa-se por albedo a razão entre a quantidade de radiação que se reflete (quer na atmosfera quer no solo) e a quantidade de radiação incidente. b) Com base nos dados fornecidos, indique qual é o albedo da Terra. O albedo da Terra é 30% c) Selecione a alternativa que permite calcular, no Sistema Internacional, a potência da radiação solar absorvida pela Terra: 15. Tendo presente que o espetro de radiação térmica de uma estrela obedece à lei de Stefan Boltzmann assinale as afirmações que completam corretamente a afirmação "O gráfico do espetro de radiação térmica permite obter " (A) A energia emitida pela estrela com um dado comprimento de onda. (B) A energia total emitida pela estrela. (C) A energia emitida pela estrela por unidade de tempo e de área com um dado comprimento de onda. (D) A intensidade da radiação emitida pela estrela com um dado comprimento de onda. (E) A intensidade da radiação emitida pela estrela, que é proporcional à quarta potência da temperatura superficial da estrela e que é dada pela área por baixo da curva. 16. Um corpo negro, à temperatura de 300 K radia 1, J durante 100 s. A área do corpo (em m 2 ) é 8

9 (A) 1,18. (B) 3,18. (C) 2,18. (D) 5,18. ; e =1-8 A = = 2,18 m 2 questões total cotação