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Questão 1 Um vaso de pressão com volume interno de 250 cm3 contém gás nitrogênio (N2) quimicamente puro, submetido à temperatura constante de 250 °C e pressão total de 2,0 atm. Assumindo que o N2 se comporta como gás ideal, assinale a opção CORRETA que apresenta os respectivos valores numéricos do número de moléculas e da massa específica, em kg m–3, desse gás quando exposto às condições de pressão e temperatura apresentadas. A ( ) 3,7 x 1021 e 1,1 B ( ) 4,2 x 1021 e 1,4 C ( ) 5,9 x 1021 e 1,4 D ( ) 7,2 x 1021 e 1,3 E ( ) 8,7 x 1021 e 1,3 Gabarito: D Resolução: O número de moléculas presente no vaso pode ser obtido a partir da equação de Clapeyron: P · V = n · R · T 2,0 · 0,250 = n · 8,21 · 10–2 · 523 n @ 1,2 · 10–2 mol, que equivale a, aproximadamente, 7,2 · 1021 moléculas. A massa específica corresponde a: me = (1,2 · 10–2 · 28) / 0,25 @ 1,3 Questão 2 Um técnico recebeu duas substâncias sólidas desconhecidas para serem analisadas. O gráfico a seguir representa as curvas de aquecimento das amostras dessas substâncias. Analisando o gráfico, é correto afirmar que: A) X e Y são substâncias puras. B) o ponto de fusão da substância X é maior que 115 °C. C) nas temperaturas de fusão de X ou de Y, têm-se misturas de sólido e de líquido. D) o ponto de ebulição das amostras X e Y é o mesmo. E) sob pressão de 1 atm, a amostra X poderia ser água pura. Gabarito: C Resolução: (Resolução oficial) A curva de aquecimento de ambas as amostras apresenta dois segmentos de reta antes de atingir o intervalo com temperatura constante. Isso é indicativo de impureza na amostra → X e Y não são substâncias puras. No gráfico, o ponto de fusão da substância X é igual a 105 °C. Nas temperaturas de fusão de X ou de Y, têm-se misturas de sólido e de líquido, pois no processo de fusão existe o equilíbrio sólido-líquido. Não aparece o ponto de ebulição de nenhuma das amostras. A afirmação “sob pressão de 1 atm, a amostra X poderia ser água pura” é incorreta pois o ponto de fusão da substância X é igual a 105 °C, e o da água é 0 °C a 1 atm de pressão. Além disso, os dados não informam a pressão utilizada. Questão 3 Um telescópio usa um espelho esférico para a formação de imagens. Quando a temperatura do espelho é de 25 ºC, este possui raio de curvatura de 20 m. Durante o uso do telescópio, a temperatura cai para 5,0 ºC. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do vidro que compõe o espelho é 1,0 × 10–6 ºC–1, a variação na distância focal do espelho, em módulo, é: a) 0,20 mm b) 0,40 mm c) 0,02 mm d) 0,04 mm Gabarito: A Resolução: L = L0 × × = 1 × 10–6 × 20 × 10 = 0,0002 m = 0,2 mm Lembrando que f = . Questão 4 Um tubo de fibra óptica é basicamente um cilindro longo e transparente, de diâmetro d e índice de refração n. Se o tubo é curvado, parte dos raios de luz pode escapar e não se refletir na superfície interna do tubo. Para que haja reflexão total de um feixe de luz inicialmente paralelo ao eixo do tubo, o menor raio de curvatura interno R (ver figura) deve ser igual a: a) nd b) c) d) e) Gabarito: C Resolução: A situação de reflexão total é expressa por: Por meio da imagem, o ângulo de incidência é expresso por: Questão 5 Um sistema mecânico é formado por duas partículas de massas m conectadas por uma mola, de constante elástica k e comprimento natural 2l0. e duas barras formando um ângulo fixo de 2α, conforme a figura. As partículas podem se mover em movimento oscilatório, sem atrito, ao longo das barras, com a mola subindo e descendo sempre na horizontal. Determine a frequência angular da oscilação e a variação Δl = l0 – l1, em que 1 é o comprimento da mola em sua posição de equilíbrio. Gabarito: Aplicando a segunda lei de Newton ao corpo de massa m: Considerando a dinâmica do corpo m: A aceleração do sistema é, portanto: Na posição de equilíbrio a = 0, e considerando a equação do MHS, o termo da incógnita x representa a velocidade angular, sendo assim: Resolução: Questão 6 Um sistema massa-mola, inicialmente em repouso sobre uma superfície plana e sem atrito, é composto de uma mola de constante elástica de 80 N/m, que tem uma de suas extremidades presa a uma parede vertical, e uma massa de 0,2 kg, presa à outra extremidade da mola. Quando o sistema é trazido para a posição +10 cm em relação à posição de equilíbrio, e solto na sequência, passa a oscilar em um movimento harmônico simples. Com base nessas informações, assinale o que for correto. (01) A amplitude máxima de oscilação do sistema massa-mola é de 20 cm. (02) A velocidade angular de oscilação do sistema massa-mola é de 20 rad/s. (04) O período de oscilação do sistema massa-mola é de . (08) A aceleração do bloco quando ele passa sobre o ponto x = –0,2 cm é de 2 m/s2. (16) A frequência de oscilação do sistema massa-mola é de aproximadamente 6,28 Hz. Gabarito: 02 + 04 = 06 Resolução: (01) Incorreta. A amplitude máxima é de 10 cm. (02) Correta. (04) Correta. (08) Incorreta. (16) Incorreta. Questão 7 Um tremor de 5,1 pontos na escala Richter, cujo epicentro coincidiu com as instalações militares de Punggye-ri, na Coreia do Norte, foi captado por centros de sismologia em diversas partes do mundo e obrigou a comunidade internacional a convocar seus porta-vozes para as declarações de repúdio de praxe. Afinal, os abalos iniciaram-se exatamente no local onde o regime norte-coreano realizou três testes nucleares desde 2006. A preocupação aumentou quando o regime do ditador Kim Jong-un divulgou que os tremores eram o resultado de um teste bem-sucedido de uma bomba de hidrogênio, ou termonuclear. A posse de uma bomba de hidrogênio representaria um sombrio salto tecnológico para a Coreia do Norte, que tem o regime mais fechado e repressor do mundo, ainda mais se for verdade que os cientistas norte-coreanos desenvolveram um artefato pequeno o suficiente para ser instalado em um míssil. As análises do impacto da explosão, no entanto, desmontaram a versão do regime norte-coreano. Jong-un está blefando. Os principais centros de estudos de armas nucleares calculam que os abalos de 5,1 na escala Richter iniciados em Punggye-ri foram provocados por uma explosão de 6 quilotons. Para que se tratasse de uma bomba H, a detonação deveria ser dez vezes maior, gerando tremores de magnitude superior a 7 pontos na escala Richter. COUTINHO, Leonardo. A chantagem atômica. Veja. São Paulo: Abril, ed. 2.460, ano 49, n. 2, 13 jan. 2016. As ondas sísmicas são movimentos vibratórios das partículas das rochas que se transmitem segundo superfícies concêntricas devido à libertação súbita de energia no foco sísmico. São ondas que se propagam através da Terra, geralmente como consequência de um sismo, ou devido a uma explosão. Considerando-se as informações do texto aliadas aos conhecimentos sobre ondas, é correto afirmar: (01) A superfície definida como aquela em que todos os pontos se encontram fora de fase é denominada de frente de onda. (02) Se a frequência das ondas sísmicas é maior que a frequência natural de vibração de certos edifícios, estes podem entrar em ressonância e ser destruídos. (03) As ondas sísmicas são de natureza eletromagnética e se propagam de forma muito parecida com as ondas sonoras, mas com frequências mais altas que essas. (04) As ondas emitidas por uma fonte considerada pontual que se propagam através de um espaço tridimensional apresentam amplitude que aumenta com o inverso da distância à fonte. (05) As ondas sísmicas, assim como as ondas sonoras, são refletidas e, quando atravessam meios de densidades diferentes, sofrem refração que fazem modificar a velocidade de propagação. Gabarito: 05 Resolução: A única alternativa coerente, do ponto de vista conceitual, é a (05), pois remete apropriadamente à natureza das ondas sísmicas, explorando a reflexão sofrida por elas ao se propagar em meios de mesma estrutura material e que, no entanto, ao modificar seu meio de propagação, sofrem refração, alterando sua velocidade de propagação. Questão 8 Um telescópio óptico convencional é constituídode duas lentes: uma lente objetiva com distância focal 90,00 cm e uma lente ocular com distância focal 10,00 cm. Qual a distância focal do telescópio? a) 11,11 cm. b) 22,22 cm. c) 30,32 cm. d) 33,33 cm. e) 50,25 cm. Gabarito: A Resolução: Admitindo-se que a distância focal do telescópio corresponda à distância focal “equivalente”, temos: 1/fequi = 1/f1 + 1/f2 1/fequi = 1/90 + 1/10 1/fequi = 10/90 fequi = 9 cm Considerando-se o gabarito oficial fornecido pela UPE, é provável que eles tenham calculado a vergência “equivalente”: Vequi = V1 + V2 Vequi = 1/f1 + 1/f2 Vequi = 1/0,9 + 1/0,1 Vequi @ 11,11 di Vale acompanhar um pouco mais de teoria envolvida no problema proposto: https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=distancia-focal-equivalente-para-as-lent- s-de-um-telescopio-este-conceito-tem-significado https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=distancia-focal-equivalente-para-as-lentes-de-um-telescopio-este-conceito-tem-significado https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=distancia-focal-equivalente-para-as-lentes-de-um-telescopio-este-conceito-tem-significado Questão 9 Um vídeo sobre a vida dos elefantes mostrava o controle exercido pela quiralidade molecular referente às interações sociais entre esses animais. As imagens retratavam o papel desempenhado por uma mistura oticamente inativa de dois estereoisômeros C8H14O2 sobre os elefantes. Produzido na glândula frontal da cabeça dos machos, o racemato afasta os elefantes machos jovens e atrai as fêmeas, que se encontram no período fértil. Qual dos conjuntos a seguir representa essa mistura? a) b) c) d) e) Gabarito: B Resolução: Um racemato é uma mistura formada por dois compostos que são enantiômeros entre si e, nesse caso, a alternativa B é a única que apresenta um racemato contendo dois compostos que apresentam fórmula molecular C8H14O2. Questão 10 Um trabalho publicado em 2016, na revista Nature, mostrou que o composto PMZ21, quando testado em camundongos, apresenta um efeito analgésico tão potente quanto o da morfina, com a vantagem de não causar alguns dos efeitos colaterais observados para a morfina. O número de estereoisômeros possíveis do PMZ21 é (A) 0. (B) 1. (C) 2. (D) 3. (E) 4. Gabarito: E Resolução: O número de estereoisômeros possíveis para um composto é dado pela fórmula 2n, onde n é o número de carbonos quirais. O PMZ21 contém 2 carbonos quirais, que são: (1) o átomo de carbono ligado ao grupo amino e (2) o átomo de carbono ligado ao grupo metil e a um grupo amida, existem 22 = 4 isômeros possíveis. Questão 11 Um trabalho publicado na Nature Medicine, em 2016, mostrou que Withaferin A, um componente do extrato da planta Withania somnifera (cereja de inverno), reduziu o peso, entre 20% a 25%, em ratos obesos alimentados em dieta de alto teor de gorduras. Entre as funções orgânicas presentes na Withaferin A, estão (A) ácido carboxílico e cetona. (B) aldeído e éter. (C) cetona e hidroxila alcoólica. (D) cetona e éster. (E) éster e hidroxila fenólica. Gabarito: C Resolução: As funções orgânicas presentes na Withaferin A são as seguintes: cetona, caracterizada pela presença de um grupo carbonila diretamente ligado a dois átomos de carbono, álcool, caracterizado pela presença de grupo hidroxila ligado a carbono secundário, e éter cíclico (epóxi), marcado por um heterociclo contendo um átomo de oxigênio e dois de oxigênio. Questão 12 Um sistema termicamente isolado é composto de 2 cilindros A e B conectados por 1 válvula. Numa situação inicial, o cilindro A contém um gás ideal e o cilindro B está completamente vazio. Abrindo-se a válvula, o gás contido no cilindro A se expande e parte dele flui espontaneamente para o cilindro B até atingir um equilíbrio quanto ao preenchimento dos volumes dos 2 cilindros. Suponha que não há troca de calor entre o gás, os cilindros e a válvula. Sobre esse sistema, assinale o que for correto. (01) A transformação ocorrida é adiabática. (02) Não há realização de trabalho visto que não houve resistência contra a expansão do gás. (04) Não há variação de energia interna do gás. (08) A temperatura do gás diminui, pois a distância média entre as moléculas desse gás diminui com a expansão. (16) Ao expandir-se, o gás sofre uma transformação reversível. Gabarito: 01 + 02 + 04 = 07 Resolução: (01) Correta. Não há trocas de calor envolvidas. (02) Correta. Trata-se de uma expansão que flui espontaneamente. (04) Correta. Como não há trabalho nem trocas de calor, a variação da energia interna é 0. (08) Incorreta. Não há variação de energia interna. (16) Incorreta. Nenhuma transformação termodinâmica é reversível. Questão 13 Um sistema termicamente isolado contém 3 materiais X, Y e Z, inicialmente a temperaturas TX > TY > TZ. Se a temperatura de equilíbrio térmico for a média aritmética entre TX e TY, é correto afirmar que: (A) Y recebe calor, X e Z cedem calor. (B) X recebe calor, Y e Z cedem calor. (C) X e Z recebem calor, Y cede calor. (D) Y e Z recebem calor, X cede calor. (E) Z recebe calor, X e Y cedem calor. Gabarito: D Resolução: Considerando-se que as temperaturas têm ordem decrescente dada por TX > TY > TZ, se a temperatura de equilíbrio térmico for a média aritmética entre TX e TY, é necessário que X perca energia de forma a ter sua temperatura reduzida, e que Y e Z recebam energia, de forma que suas temperaturas aumentem. Questão 14 Uma aliança de ouro 18 quilates, de massa igual a 2,00 g, foi produzida pela fusão de 1,50 g de ouro com 0,50 g de cobre. É correto afirmar que essa aliança é uma a) substância química pura. b) mistura metálica heterogênea. c) substância química composta. d) mistura metálica homogênea. e) substância química simples. Gabarito: D Resolução: O ouro 18 quilates é uma liga metálica e, por apresentar apenas 1 fase, trata-se de uma mistura homogênea. Questão 15 Um violão é um instrumento sonoro de seis cordas de diferentes propriedades, fixas em ambas as extremidades, acompanhadas de uma caixa de ressonância. Diferentes notas musicais são produzidas tangendo uma das cordas, podendo-se ou não alterar o seu comprimento efetivo, pressionando-a com os dedos em diferentes pontos do braço do violão. A respeito da geração de sons por esse instrumento são feitas quatro afirmações: I. Cordas mais finas, mantidas as demais propriedades constantes, são capazes de produzir notas mais agudas. II. O aumento de 1,00% na tensão aplicada sobre uma corda acarreta um aumento de 1,00% na frequência fundamental gerada. III. Uma corda de nylon e uma de aço, acionadas na mesma frequência fundamental, geram sons de timbres distintos. IV. Ao pressionar uma corda do violão, o musicista gera um som de frequência maior e comprimento de onda menor em comparação ao som produzido pela corda tocada livremente. Considerando V como verdadeira e F como falsa, as afirmações I, II, III e IV são, respectivamente, A ( ) V V V V B ( ) F V V V C ( ) V F V V D ( ) V V F V E ( ) V V V F Gabarito: C Resolução: I: verdadeira; de acordo com a fórmula de Taylor, deduz-se que a frequência de um corda é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade linear e, uma vez que cordas mais finas apresentam menor densidade linear, mantidas as demais propriedades constantes, são capazes de produzir notas mais agudas, ou seja, que apresentam maior frequência. II: falsa; uma vez que a frequência de vibração é proporcional à raiz quadrada da tensão aplicada nessa corda, um aumento de 1,00% na tensão aplicada sobre a corda não pode acarretar um aumento de 1,00% na frequência. III: verdadeira; uma corda de nylon e uma de aço, afinadas na mesma frequência fundamental, geram sons de timbres distintos, devido à diferença de material utilizado. O nylon apresenta menor densidade linear e, portanto, tende a apresentar maiores frequências que o aço. IV: verdadeira; ao pressionar uma corda do violão, o musicista gera um som de frequência maior e comprimento de onda menor em comparação ao som produzido pela corda tocada livremente,pois, quanto maior o comprimento da corda, menor é a frequência emitida. Questão 16 Um veículo percorre, com velocidade constante, uma estrada retilínea. Em uma de suas rodas, com 50 cm de diâmetro, prende-se um chiclete. No instante t = 0 em que ocorre o primeiro contato do chiclete com a roda, a altura h do chiclete em relação ao nível da estrada é igual a 0. À medida que a roda gira, a altura h do chiclete em relação ao nível da estrada, em centímetros, varia periodicamente em função do tempo t decorrido após o primeiro contato do chiclete com a roda, em segundos. Sabendo-se que a roda dá uma volta completa a cada 0,5 segundo, qual das seguintes funções melhor descreve a altura h em função de t? a) h(t) = 25 + 25 · sen (4 t + 3 /2) b) h(t) = 25 + 25 · sen (4 t) c) h(t) = 25 + 25 · sen (0,5 t) d) h(t) = 25 – 25 · sen (0,5 t + 3 /2) e) h(t) = 25 – 25 · sen ( t) Gabarito: A Resolução: No instante t = 0 em que ocorre o primeiro contato do chiclete com a roda ao tocar o chão, o ângulo é φ0 = 3π/2. Sabendo-se que a roda dá uma volta completa a cada 0,5 s = 2 voltas por segundo, a velocidade angular é ω = 4π rad/s. Considerando que a roda tem 50 cm de diâmetro, o raio, que também corresponde à amplitude do movimento, tem valor 25 cm. Assim, a função que melhor descreve a altura h em função de t é dada por: h(t) = h0 + 25 · sen (ωt + φ0) h(t) = 25 + 25 · sen (4t + 3π/2) Questão 17 Uma alíquota de uma solução aquosa constituída de haletos de sódio foi adicionada a uma solução aquosa de nitrato de prata, com formação de um precipitado. À mistura contendo o precipitado, foi adicionada uma alíquota de solução aquosa diluída de hidróxido de amônio, com dissolução parcial do precipitado. Ao precipitado remanescente, foi adicionada uma alíquota de solução aquosa concentrada de hidróxido de amônio, verificando-se uma nova dissolução parcial do precipitado. Sabendo que a mistura de haletos é constituída pelo fluoreto, brometo, cloreto e iodeto de sódio, assinale a alternativa correta para o(s) haleto(s) de prata presente(s) no precipitado não dissolvido. a) AgBr b) AgCl c) AgF d) AgI e) AgBr e AgCl Gabarito: D Resolução: O único haleto de prata que não é dissolvido pela adição de solução concentrada de amônio é o iodeto de prata. Questão 18 Um tanque de flutuação contém uma solução aquosa, com elevada concentração de sais, que imita as condições do Mar Morto, ideais para que uma pessoa flutue. Em um tanque desse tipo, foi realizado um experimento para verificar a flutuação de certos materiais, cujos dados obtidos são apresentados no quadro a seguir. Material Flutuação Massa Volume Bloco de chumbo não m1 V1 Bloco de borracha sim m2 V2 Bloco de ferro não m3 V3 Considere as seguintes afirmações com base nos dados do quadro. I. Se m1 = m2 então V2 > V1 II. Se V2 = V3 então m2 > m3 III. Se m2 > m1 então V1 = V2 Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas III. c) Apenas I e II. d) Apenas II e III. e) I, II e III. Gabarito: A Resolução: A densidade de um corpo é dada por: Considerando os dados fornecidos no quadro, temos: I. Correta. Se os blocos de chumbo e de borracha têm massas iguais e o bloco de borracha é menos denso, significa que o bloco de borracha tem maior volume e, portanto, V2 > V1. II. Incorreta. Se os blocos de borracha e de ferro têm volumes iguais e o bloco de borracha é menos denso, significa que o bloco de borracha tem menor massa. Portanto, m2 EII > EIII. Gabarito: B Resolução: Considerando que em ambas transformações o sistema passa de uma temperatura T para uma temperatura T + , a variação da energia interna é a mesma nos três processos, uma vez que ela depende exclusivamente da variação de temperatura entre os estados. Desse modo, a relação é: