Proposta de Resolução do Exame Nacional de Física e ...

1 Proposta de Resolu o do Exame Nacional de F sica e Qu mica A, 1. Fase, 2017 sociedade portuguesa de F sica, Divis o de Educa o 1 Proposta de Resolu o do Exame Nacional de F sica e Qu mica A 11. ano, 2017, 1. Fase, vers o 1 sociedade portuguesa de F sica, Divis o de Educa o, 22 de junho de 2017 Exame Final Nacional do Ensino Secund rio, Prova Escrita de F sica e Qu mica A, 11. Ano de Escolaridade, 1. Fase, Instituto de Avalia o Educativa, IAVE, : Grupo I 1. (C) 0,05%( ) de CO2 no ar significa que existem 0,05 g de CO2 em cada 100 g=102 g de ar seco.

2 Segue-se que em 1 milh o de gramas (106 g=102 104 g) de ar seco dever o exisitir 0,05 104 g=5 102 g de CO2, ou seja, o teor de CO2 no ar seco 5 102 ppm (partes por milh o). OU 0,05%( ) 0,05 g102 g=0,05 104 g102 104 g=5 102 g106 g 5 102106 106 ppm=5 102 ppm (A) Em 100 g de ar seco existem 0,05 g de CO2, logo, em 100 10 g de ar seco existem 0,05 10 g de CO2. A massa molar do CO2 CO2=(12,01+2 16,00) g mol 1=44,01 g mol 1, segue-se que a quantidade de CO2 em 0,05 10 g de CO2 CO2= CO2 CO2=0,05 10 g44,01 g mol 1=0,05 1044,01 mol. 2. Nas condi es PTN, a massa de 1 dm3 de ar 1,30 g ( ar=1,30 g dm 3) e a massa de O2 nesse volume 23,14%(23,14 g100 g) da massa de ar: O2=1,30 g 23,14 g100 g=0,3008 g.

3 A massa molar do O2 O2=2 16,00 g mol 1=32,00 g mol 1 e, em condi es PTN, o volume molar de um g s m=22,4 dm3 mol 1, logo, o volume ocupado por 0,3008 g de O2 O2= m O2=22,4 dm3 mol 1 0,3008 g32,00 g mol 1=0,211 dm3. Assim, a raz o entre o volume de O2 e o volume de ar seco 0,211 dm31 dm3=0,211, ou seja, a percentagem em volume de O2 21,1%. OU Nas condi es PTN, o volume de 100 g de ar ar= ar ar=100 g1,30 g dm 3=76,92 dm3 e neste volume h 23,14 g de O2. A massa molar do O2 O2=2 16,00 g mol 1=32,00 g mol 1 e, em condi es PTN o volume molar de um g s m=22,4 dm3 mol 1, logo, o volume ocupado por 23,14 g de O2 O2= m O2=22,4 dm3 mol 1 23,14 g32,00 g mol 1=16,20 dm3.

4 Assim, a raz o entre o volume de O2 e o volume de ar seco 16,20 dm376,92 dm3=0,211, ou seja, a percentagem em volume de O2 21,1%. Proposta de Resolu o do Exame Nacional de F sica e Qu mica A, 1. fase, 2017 sociedade portuguesa de F sica, Divis o de Educa o 2 / 7 3. (C) Na mol cula de di xido de carbono, o tomo de carbono o tomo central e n o tem pares de eletr es de val ncia n o ligantes (devido a formar duas liga es duplas com os tomos de oxig nio). A geometria que minimiza as repuls es entre os pares de eletr es ligantes das liga es aos tomos de oxig nio a que corresponde a um maior afastamento dos eletr es, o que significa uma geometria linear.

5 4. As configura es eletr nicas do carbono, =6, e do oxig nio, =8, no estado fundamental s o 1s2 2s2 2p2 e 1s2 2s2 2p4, respetivamente. Os eletr es do carbono e do oxig nio distribuem-se pelo mesmo n mero de n veis de energia, neste caso dois. Como o carbono tem menor carga nuclear do que o oxig nio (menor n mero de prot es), a atra o sobre os eletr es menos intensa, prevendo-se um maior tamanho da nuvem eletr nica, o que explica o maior raio at mico do carbono. 5. (B) O i o O+ resulta do tomo de oxig nio ( =8) por perda de um eletr o, apresentando, por isso, 7 eletr es.

6 A configura o eletr nica deste i o no estado fundamental 1s2 2s2 2p 1 2p 1 2p 1: os eletr es de val ncia, os do n vel =2, distribuem-se por quatro orbitais (a orbital 2s e as tr s orbitais 2p). Os tr s eletr es das orbitais 2p encontram-se um em cada uma das tr s orbitais e todos com o mesmo spin (de acordo com as regras de Hund, a configura o que minimiza a energia do sistema a que corresponde maximiza o do n mero de eletr es desemparelhados, da se come ar por colocar um eletr o em cada uma das tr s orbitais, todos com o mesmo spin.)

7 S se iniciaria o emparelhamento se existissem mais de tr s eletr es a distribuir pelas orbitais 2p). Grupo II 1. (D) A capacidade t rmica m ssica, , de um material energia, , por unidade de massa, , e por unidade de varia o de temperatura, : = , donde se obt m = . A varia o de temperatura do ar ar= ar ar = 12 gua 14 gua =8 gua gua =8 gua (para a mesma energia, a varia o de temperatura do ar 8 vezes maior do que a da gua, pois a massa de ar 2 vezes menor e a sua capacidade t rmica m ssica 4 vezes menor).

8 2. (A) O ar mais quente torna-se menos denso, o que d origem a uma corrente quente ascendente. Este ar, ao subir, vai arrefecendo, ao transferir energia para o ar que encontra, tornando-se assim mais denso, o que ir originar uma corrente descendente de ar mais frio. Proposta de Resolu o do Exame Nacional de F sica e Qu mica A, 1. fase, 2017 sociedade portuguesa de F sica, Divis o de Educa o 3 / 7 3. (C) A varia o de energia interna, , da amostra resulta das trocas de energia com a vizinhan a como trabalho, , e por calor, : = + (1.)

9 Lei da Termodin mica). Como h energia fornecida amostra como trabalho, =240 J, e a energia interna dessa amostra diminui 500 J, = 500 J, segue-se que deve ter sido transferida energia, por calor, para a vizinhan a (a amostra cedeu mais energia por calor do que aquela que recebeu como trabalho): = = 500 J 240 J= 740 J (a amostra cedeu vizinhan a 740 J por calor). Grupo III 1. (D) O per odo o intervalo de tempo m nimo de repeti o da fun o: =3,0 ms=3,0 10 3 s . A frequ ncia angular =2 =2 rad3,0 10 3 s=2,1 103 rad s 1. (C) A amplitude da varia o de press o igual ao valor m ximo da fun o representada, o qual permanece constante.

10 No gr fico apenas se representa uma determinada propriedade num certo ponto do espa o em fun o do tempo, n o existindo qualquer informa o sobre o facto de a onda ser transversal ou longitudinal. O sinal apresentado corresponde a uma onda harm nica (um sinal complexo n o tem um padr o sinusoidal). Este gr fico traduz a periodicidade no tempo e n o nos d informa o nem sobre a periodicidade no espa o nem sobre a velocidade de propaga o. 2. (A) O som demora mais 1,14 s a propagar-se no ar do que na gua: ar= gua+1,14 s ar gua=1,14 s. Estando os sensores equidistantes do local onde o som emitido, este propaga-se na mesma dist ncia na gua e no ar: gua= ar gua gua= ar ar 1,5 103 m s 1 gua=3,4 102 m s 1 ar.