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Física

QUESTÕES GLOBALIZANTES

87Resoluções em CD-ROM

1. DO GPS À DESCRIÇÃO DO MOVIMENTO

O Sistema Global de Posicionamento (global position system) compreende 24 satélites,cada um de apenas 5 m de comprimento, em órbita a uma altitude de cerca de 20 000 km.

Pode ser usado para determinar a posição de um objeto com uma incerteza de cerca de 10 metros. Os satélites do sistema possuem relógios atómicos e os recetores relógios dequartzo, devendo ambos os relógios estar sincronizados. Cada satélite transporta um re-lógio atómico de alta precisão, cujo tempo é transmitido continuamente por meio de ondasde rádio.

Num dado local, um recetor de GPS deteta o sinal enviado e determina a distância que ossepara, isto é, satélite e recetor, a partir do conhecimento do tempo de viagem do sinal.

Por triangulação do sinal de três satélites, determina a posição do recetor.

1.1. O sistema de GPS tem múltiplas aplicações na vida quotidiana.

1.1.1. Refira duas aplicações do sistema de GPS.

1.1.2. Determine o tempo que o sinal emitido por um satélite, que está na vertical do recetor, de-mora a ser detetado por este.

1.2. Os gráficos posição-tempo são uma forma eficaz de descrever o movimento de um corponum dado intervalo de tempo.

O gráfico mostra como variou a posição de uma par-tícula no intervalo de tempo [0 ; 10] s.

Classifique as afirmações seguintes em verdadeirasou falsas. Justifique.

(A) No intervalo de tempo [0 ; 10] s, o deslocamentofoi nulo.

(B) O módulo da velocidade em t = 2 s é menor que noinstante t = 4 s.

(C) Podemos concluir que a trajetória da partícula é curvilínea.

(D) A partícula iniciou o movimento no ponto escolhido para origem da trajetória.

(E) A partícula moveu-se sempre no sentido positivo da trajetória.

(F) O espaço percorrido pela partícula no intervalo de tempo [0 ; 10] s foi zero metros.

(G) O instante t = 4 s representa o momento em que a partícula inverteu o sentido do mo-vimento.

(H) No intervalo de tempo ]6 ;10[ s, o valor da velocidade pode ser considerado constante.

x/m

50

25

0 2 4 6 8 10 t/s

Gráfico posição-tempo.

Triangulação dosinal de três satélites.

1.3. Seguidamente, apresentam-se os gráficos velocidade-tempo de cinco partículas, A, B, C, De E.

1.3.1. Utilizando as letras A, B, C, D e E, identifique uma partícula para a qual até ao instante t1…

1.3.1.1. … o movimento é acelerado.

1.3.1.2. … o movimento é retardado no sentido negativo da trajetória.

1.3.1.3. … a resultante das forças não se manteve constante.

1.3.1.4. … a resultante das forças tem sentido contrário à velocidade.

1.3.2. A partícula E encontrava-se na posição 20 m no instante inicial. Admita que para essa par-tícula vo = 10 m s-1, v2 = -20 m s-1, t1 = 5 s e t2 = 15 s.

1.3.2.1. Determine a posição da partícula E no instante t = 15 s.

1.3.2.2. Escreva a equação x = x(t) para o intervalo de tempo [0;10[ s e recorrendo a má-quina gráfica faça um esboço do gráfico traduzido pela equação.

Transcreva-o e identifique as coordenadas dos pontos que considere mais signifi-cativos.

1.4. A força gravítica é fundamental na descrição do movimento de corpos que viajam pelo es-paço.

Considere um corpo de massa 100,0 kg que se encontra à superfície da Terra.

1.4.1. Caracterize a força gravítica a que o corpo está submetido.

1.4.2. Admita que corpo de massa 100,0 kg faz duas viagens interplanetárias.

1.a viagem " é transportado para um planeta X com as seguintes características: mX = 2 mTerra e rX = 2 rTerra

2.a viagem " vai a um planeta Y com as seguintes características:mY = mTerra e rY = rTerra

Considere as seguintes afirmações:

I. A força gravítica a que o corpo fica submetido no planeta Y é mais intensa do que aquelaa que fica submetido no X.

II. A força gravítica a que o corpo fica submetido à superfície da Terra é menos intensa doque aquela a que fica submetido no Y.

III. Em X e Y, a força gravítica a que o corpo fica submetido tem a mesma intensidade.

IV. A força gravítica a que o corpo fica submetido à superfície da Terra é mais intensa doque aquela a que fica submetido no X.

Das opções seguintes, selecione a única verdadeira. Justifique a sua escolha.

(A) Só a afirmação I é verdadeira.

(B) As afirmações I e IV são verdadeiras.

(C) As afirmações I e IV são falsas.

(D) Só a afirmação IV é falsa.

12

Física



Gráficos velocidade-tempo.

v/m s-1

t2t1 t/s

t1 t/s

t/s

v/m s-1 v/m s-1 v/m s-1 v/m s-1

v0v0

t1 v2t/s

t/st1

v0

v0

v0

t1

(A) (B) (C) (D) (E)

Física



1.5. Para determinar o valor da aceleração gravítica (g) num local à superfície da Terra, umgrupo de alunos utilizou uma montagem similar à que se representa na figura.

Largando a esfera, de raio 1,50 cm, sempre da mesma altura relativamente à célula A, osalunos repetiram a experiência três vezes e leram no digitímetro os tempos de passagem daesfera nas células A e B.

1.5.1. Determine o maior desvio na medição do tempo de passagem da esfera na célula A, ex-presso em unidades SI.

1.5.2. O intervalo de tempo médio que a esfera demorou entre as células A e B foi 0,2151 segun-dos.

Determine o valor da aceleração gravítica no local em que foi realizada a experiência.

Apresente todas as etapas de resolução.

1.5.3. Explique por que motivo nesta determinação experimental não é adequado utilizar o cro-nómetro para a medição dos tempos.

Esfera de raio bem definido

Célula A

Célula B

Digitímetro

Tempo de passagemna célula A/ms

Tempo de passagemna célula B/ms

98,72 13,00

98,58 13,41

98,45 13,18

Montagem experimental para determinar a aceleração gravíticalocal (representação esquemáticaadaptada do Exame Nacional de2010 – 2.a Fase).

2. MOVIMENTO DE PLANETAS E EM TORNO DELES

Johannes Kepler (1571-1630) enunciou três leis para o movimento dos planetas em tornodo Sol.

Na tabela seguinte encontram-se informações de três planetas do nosso Sistema Solar.

Algumas características físicas de três planetas.

Dados relativos ao Sol: Massa = 2 * 1030 kg; Raio = 6,96 * 105 km

2.1. Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. A distância entre eles pode ser representada por dSM.

2.1.1. A massa do Sol (M) é cerca de 6,0 * 106 vezes maior do que a massa de Mercúrio (m).

Selecione a opção que traduz a expressão do módulo da força gravítica a que Mercúrio estásujeito devido ao Sol.

(A) Fg = 6 * 106 * G (B) Fg = 6 * 106 * G

(C) Fg = G (D) Fg = 6 * 106 * G

2.1.2. Caracterize a resultante das forças que atua em Mercúrio.

2.2. Os satélites estacionários da Terra chamam-se geoestacionários. Admita que satélites es-tacionários de Júpiter se virão a designar “Júpiter-estacionários”.

2.2.1. Refira as características do movimento de um satélite para que possa ser considerado es-tacionário em relação a Júpiter.

2.2.2. Determine o valor da velocidade orbital de Júpiter.


2.2.3. Identifique a aproximação feita (simplificação) ao resolver a alínea anterior.

2.3. A figura seguinte representa o movimento da Terra em torno do Sol, não estando à escala.

Tome atenção aos vetores da figura seguinte.

Das opções seguintes, selecione a que contém, respetivamente, os vetores que podem repre-sentar a velocidade, a aceleração e a força centrípeta, relativamente à Terra na posição A.

(A) »a, »c, »d (B) »e, »a, »b (C) »e, »a, »a (D) »f, »b, »a

m2

d2SM

M2

d2SM

M2

r2M

M2

r2S

Física



Planeta Mercúrio Terra Júpiter

Massa/kg 3,29 * 1023 5,97 * 1024 1,90 * 1027

Raio médio do planeta/km 2440 6378 71 492

Distância média do planeta ao Sol/m 5,7 * 1010 1,5 * 1011 7,8 * 1011

Período de rotação 58,65 dias 23,9 horas 9,9 horas

Período de translação 87,97 dias 365,2 dias 11,86 anos terrestres

a

b

c

d

e f

gh

Movimento da Terra em torno do Sol.

Vetores.

A

Física



2.4. Júpiter, representado na figura, tal como todos os outrosplanetas, tem movimento de rotação em torno do seu eixoimaginário.

As partículas A, B e C localizam-se à superfície de Júpitere a linha a tracejado representa o seu eixo imaginário.

Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma dasafirmações seguintes.

(A) A frequência do movimento de A é igual à de B.

(B) O valor da velocidade angular de A, B e C é igual.

(C) O valor da velocidade angular de A é menor do que o deB.

(D) O valor da velocidade linear de B é maior do que a de A.

(E) O valor da aceleração centrípeta de B é menor do que o de C.

(F) O período do movimento da partícula C é maior do que o da A e B.

(G) A frequência do movimento de A é menor do que a de C.

2.5. Na tabela que se segue encontram-se dados relativos a dois planetas do nosso sistema solar.

2.5.1. Admita que uma caixa de massa 40,0 kg era colocada à superfície desses dois planetas.

Em qual dos planetas, Marte ou Saturno, a caixa ficaria submetida a uma forma gravíticamais intensa?

Fundamente a sua resposta.

2.5.2. Se a caixa de 40,0 kg, quando nas proximidades de Marte, for levada da posição X para aposição Y, a intensidade da força gravitacional…

Selecione a opção que completa a frase anterior.

(A) … diminui quatro vezes.

(B) … aumenta para o dobro.

(C) … reduz-se para metade.

(D) … aumenta quatro vezes.

Marte.

Planeta Massa/kg Raio/kmDistância média ao Sol(milhões de quilómetros)

Marte 6,42 * 1023 3400 228

Saturno 5,70 * 1026 60000 1427

Júpiter.

A

BC

2rM

rMY

X

2.6. O Hubble é um satélite astronómico artificial não tripulado que transporta um grande te-lescópio para luz visível e infravermelha.

Foi lançado pela NASA, em abril de 1990, a bordo de um vaivém. Tem massa 11 110 kg eorbita em torno da Terra a uma altitude constante de 589 km.

2.6.1. Caracterize a aceleração gravítica à altitude a que orbita o Telescópio Espacial Hubble.


2.6.2. Determine o período orbital do telescópio, expresso em horas.

2.6.3. Tendo em conta a situação descrita, selecione o conjunto de gráficos que melhor traduz ovalor da força gravítica e da velocidade em função do tempo, durante a sua órbita em tornoda Terra.

2.7. Admita que a Lua descreve uma órbita circular de raio rL em torno da Terra. Selecione, das opções seguintes, aquela onde está corretamente representada a força re-sultante »Fr sobre o satélite e a sua velocidade »v.

Física



Fg

t

Fg

t

Fg

t

Fg

t

v

t

v

t

v

tt

v

Fr

Fr

Fr

v

v

vv

Fr = 0

Gráfico força gravítica-tempo e velocidade-tempo.

Força resultante sobre o satélite e velocidade orbital.

Telescópio espacial Hubble.

(A) (B) (C) (D)

(A) (B) (C) (D)

111

Fisica

QUESTÕES PROPOSTAS – RESOLUÇÃO POR ETAPAS

1.1. A – Viagens com GPS

1.1. Aplicações atuais do GPS são, por exemplo:

– localizar;

– conduzir ao longo de um percurso;

– navegar;

– mapear.

1.2. O funcionamento do GPS baseia-se nos tem-

pos de percurso dos sinais eletromagnéticos

desde o satélite até ao recetor e a velocidade

desses sinais é a velocidade da luz. Assim, os

relógios dos satélites têm de possuir elevada

precisão, pelo que estão equipados com reló-

gios atómicos. Os aparelhos recetores de GPS,

fundamentalmente por questões económicas,

estão equipados com relógios de quartzo.

1.3. (B) O sistema de GPS é constituído por 24 sa-

télites havendo mais 4 que existem para caso

um dos outros deixar de funcionar.

1.4. (C) O período orbital dos satélites do GPS é

aproximadamente de 12 horas, ou seja, 43 200

segundos.

Como 1 h = 3600 s, então, 12 * 3600 = 43 200 s.

1.5. (B) Atendendo à sincronização dos relógios do

satélite e do recetor, a precisão da localização

de um ponto ou objeto é de cerca de 10 metros.

1.6. A sincronização do relógio do satélite com o re-

lógio do recetor é fundamental, já que é com

base no tempo de viagem do sinal enviado pelo

satélite que é determinada a distância satélite-

-recetor. Se os relógios destes não estiverem

sincronizados, isto é, registarem o mesmo ins-

tante a cada momento, o tempo de viagem de-

tetado pelo relógio do recetor é diferente do real

e introduz erro na determinação da distância.

1.7. Com o sinal emitido por dois satélites, por

triangulação, consegue obter um conjunto de

pontos correspondente a um círculo onde

pode estar localizado o ponto ou objeto pre-

tendido. Com o sinal do terceiro satélite deter-

minam-se apenas dois pontos onde poderá

estar o objeto que se pretende localizar. Em

geral, um desses dois pontos não tem existên-

cia real.

2. (D) Com os 4 satélites determina-se três coor-

denadas espaciais e a variável tempo.

3.1. O recetor ao receber o sinal enviado por um

satélite determina o tempo de viagem do sinal

entre o satélite e o recetor. Como o sinal emi-

tido pelo satélite é radiação eletromagnética,

que se propaga no ar, então, a velocidade de

propagação é 3 * 108 m s-1.

Conhecido o tempo de viagem e a velocidade

pode aplicar a expressão: d = v * Dt e, assim,

se determina a distância do recetor ao satélite.

3.2. Se o relógio do recetor está adiantado relativa-

mente ao relógio do satélite significa que no ins-

tante em que satélite emite o sinal, o relógio do

recetor já regista um instante posterior ao do re-

lógio atómico do satélite. Assim, somando ao

sinal do relógio de quartzo o tempo de viagem

do sinal, vai esse relógio registar um instante

superior ao do relógio de atómico. Subtraindo o

instante em que o relógio do recetor recebe o

sinal com o instante em que o relógio atómico o

emitiu, obteremos um intervalo de tempo infe-

rior ao real. Deste modo, quando o relógio do re-

cetor está adiantado, faz com que a contagem

do tempo de viagem do sinal emitido pelo saté-

lite seja menor do que realmente foi.

1.1. B – Viagens com GPS

1.1. Determinar o intervalo de tempo que a trei-

nadora demora a ir de A a B, expresso em

minutos.

Por leitura através dos dados da figura, con-

clui-se que a treinadora demora 3 minutos a ir

de A a B.

Converter esse tempo em horas.

= § x = §

§ x = 5 * 10-2 hora

A treinadora demora 5 * 10-2 horas a ir A a B.

1.2. A abcissa de posição da treinadora na posição

D é xD = - 5 m e na posição C é xC = 35 m.

1.3. Apresentar a expressão que permite deter-

minar a rapidez média.

rmed =

Determinar o espaço percorrido - s.

s = |xB - xA| + |xC - xB| + |xD - xC|§ § s = |15 - 50| + |35 - 15| + |-5 - 35|§

§ s = 95 m

Determinar a rapidez média.

rmed = § rmed = § rmed = 9,5 m/min

Apresentar a expressão que permite deter-

minar o valor da velocidade média.

»vmed =

1 * 3

60

x

3 min

1 hora

60 min

s

Dt

95

10

s

Dt

D»rDt

112

Física


Determinar o módulo do deslocamento - |D»r |.

|D»r | = |xD - xA|§|D»r | = |- 5 - 50|§§|D»r | = 55 m

Determinar o módulo da velocidade média.

|»vmed| = §|»vmed| = §

§|»vmed| = 5,5 m/min

A rapidez média e o módulo da velocidade

média do movimento da treinadora durante os

dez minutos representados são, respetiva-

mente, 9,5 m/min e 5.5 m/min.

1.4. (D)

1.5.

2.1. A posição da gota de água no instante t = 12 s

é 180 cm.

2.2. O espaço percorrido pela gota no intervalo

[0 , 20[ s, foi de 130 cm.

s = |xf - xi|§ s = |x20 - x0|§§ s = |120 - 250|§ s = 130 cm

2.3. A gota esteve em repouso nos intervalos de

tempo [0 ; 5[ s e no intervalo ]16 ; 18[ s.

2.4. O valor da velocidade da gota foi negativo no

intervalo ]5 ; 14[ s e no intervalo ]19 ; 22[ s. O

declive da reta tangente ao gráfico num dado

instante é numericamente igual ao valor da ve-

locidade. Assim, quando o declive for negativa

a velocidade terá um valor negativo e quando

o declive for positivo o valor da velocidade será

positivo. De realçar que o sinal negativo do

valor da velocidade significa que nesses inter-

valos de tempo a gota se movimentou no sen-

tido negativo da trajetória.

3.1. (C)

(A) No intervalo de tempo compreendido entre

o quinto e o décimo segundo do movimento o

automóvel deslocou-se com velocidade de

valor constante.

(B) A partir do décimo quinto segundo do mo-

vimento e até ao vigésimo segundo, o automó-

vel esteve em repouso, mas a partir do

vigésimo segundo segundo começou a deslo-

car-se no sentido negativo da trajetória até ao

vigésimo quinto segundo do movimento.

(C) No intervalo de tempo referido a veloci-

dade é nula.

(D) A partir do vigésimo quinto segundo não

temos informações relativas ao movimento do

automóvel.

3.2. (B)

(A) Aos 5 segundos do movimento e até ao

instante 10 segundos, o automóvel manteve

velocidade constante

(C) Aos 15 segundos do movimento o automó-

vel parou e manteve-se em repouso até ao ins-

tante 20 segundos.

(D) Aos 20 segundos do movimento começou

de novo a movimentar-se no sentido negativo

da trajetória.

3.3. (B) O automóvel iniciou uma travagem no ins-

tante em que o módulo da sua velocidade co-

meçou a diminuir, o que se verificou aos 10

segundos de movimento.

(A) Aos 5 segundos do movimento e até ao

instante t = 10 s, o automóvel deslocou-se

com velocidade de módulo constante.

(C) Aos 15 segundos do movimento, o automó-

vel parou e esteve em repouso até ao instante

20 s. Esteve parado durante 5 s.

(D) Aos 20 segundos iniciou um movimento

acelerado, no sentido negativo da trajetória,

pois o módulo da sua velocidade começou a

aumentar.

3.4. Determinar o espaço percorrido no inter-

valo de tempo [0 ; 25] s.

s = A1 + A2 + A3, sendo A1 a área subjacente ao

gráfico no intervalo [0 ; 5[ s; A2 no intervalo de

tempo ]5 ; 15[ s e A3 no intervalo ]20 ; 25[ s.

A1 = * h § A1 = * 5 §

§ A1 = 100

A2 = * h § A2 = * 30 §

§ A2 = 225

A3 = § A3 = § A3 = 37,5

s = 100 + 225 + 37,5 = 362,5 m

A distância percorrida foi 362,5 m.

1.2. A – Da Terra à Lua

1.1. As quatro interações fundamentais são:

– A gravitacional que é uma força sempre

atrativa e que tem ação até ao infinito.

|D»r |Dt

55

10

0

20

40

60

-20

2 4 6 8 10 12 t/min

x/m

30 + 10

2

B + b

2

10 + 5

2

B + b

2

5 * 15

2

B + h

2

Química | Unidade 2 | Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra

QUESTÕES PROPOSTAS

241

1. O decreto-lei 306/2007 define com clareza os valores paramétricos para a água destinadaa consumo humano fornecida por redes de distribuição, por pontos de entrega ou posta àvenda em garrafas ou outros recipientes.

Na tabela encontra-se o valor paramétrico, ou seja, a concentração residual de alguns iões.

1.1. Selecione a opção que traduz respetivamente a concentração residual em cobre e em ar-sénio numa água destinada a consumo humano, expressa em kg m-3.

(A) 2 * 10-6 e 10 * 10-3 (B) 2 * 10-3 e 10 * 10-6

(C) 2 * 10-6 e 1 * 10-7 (D) 2 * 10-9 e 10 * 10-3

1.2. A massa molar dos iões nitrato (NO3-) é 62,01 g mol-1.

Exprime a concentração residual desses iões em mol dm-3.

1.3. Na tabela acima, dos iões referidos na coluna “Parâmetro”, qual o que prevê que seja maisnocivo ao ser humano?

Fundamente a sua resposta.

1.4. A água caracterizada através do decreto-lei tem as especificidades adequadas para seremconsumidas pelo ser humano.

Refira, justificando, se essa água pode ser considerada pura do ponto de vista químico.

1.5. Recolheu-se, num garrafão de 5 litros, água retirada de uma torneira ligada à rede de dis-tribuição pública. Admita que essa água apresenta os parâmetros concordantes com os databela apresentada.

Determine a maior massa nitrato de cobre (II) que se pode obter por evaporação completada água recolhida no garrafão.


2. As águas engarrafadas e vendidas para consumo diário são uma importante reserva deágua potável, dado que em qualquer momento as podemos ingerir.

2.1. Selecione a opção que melhor traduz o significado da expressão “água potável”.

(A) Água diretamente engarrafada a partir de uma fonte na-tural.

(B) Água que pode ser consumida por pessoas e animais semque haja riscos de adquirirem doenças por contaminação.

(C) Água que não tem na sua constituição quaisquer tipos deiões dissolvidos.

(D) Água que possui na sua composição substâncias dissolvi-das que lhe conferem propriedades que podem ter fins te-rapêuticos.

Parâmetro Valor paramétrico

Cobre 2,0 mg/l

Arsénio 10 mg/l

Mercúrio 1 mg/l

Nitratos 50 mg/l

Valores paramétricos paraágua destinada aconsumo humano.

2.2. As águas engarrafadas podem ser de dois tipos: água mineral natural e água de nascente.

Nas tabelas transcrevem-se algumas informações retiradas do rótulo de duas águas en-garrafadas, A e B.

Informação retirada do rótulo da água A. Informação retirada do rótulo da água B.

2.2.1. Refira, justificando, qual das águas, A ou B, possui maior concentração de iões H3O+.

2.2.2. Explique o que significa a expressão “resíduo seco” e por que razão é importante referir atemperatura a que se obteve esse valor.

2.2.3. Qual das águas, A ou B, pode ser considerada “mais” dura? Justifique a sua resposta.

2.2.4. Preveja, fundamentando, qual das águas, A ou B, será a mineral natural.

3. A problemática da água deve preocupar-nos no diaa dia já que a disponível para consumo humano co-meça a escassear. Além do consumo útil, há tam-bém o desperdício.

O gráficos da figura (adaptados de http:// portaldaa-gua.inag.pt/PT/InfoUtilizador/) apresentam a rela-ção entre a água consumida e a água desperdiçadaem três setores distintos.

3.1. Faça uma estimativa do volume de água desperdi-çado no setor industrial, por cada 50 000 mil litrosconsumidos.

3.2. Uma vez que os mares e oceanos parecem ser uma fonte inesgotável de água, nos últimosanos têm-se desenvolvido várias técnicas para a dessalinizar de modo a poder ser utilizadapelo ser humano.

3.2.1. Explique o que significa a palavra “dessalinizar”.

3.2.2. A destilação é um processo que pode ser utilizado para dessalinizar uma amostra de água.

Selecione a opção que traduz a propriedade em que se baseia a destilação.

(A) Grande solubilidade da maioria dos sais em água.

(B) Ponto de ebulição da água.

(C) A água é um material que pode ser encontrado à superfície da Terra nos três estados físicos.

(D) Densidade da água a 4 °C.

3.2.3. A osmose inversa é um processo industrial de obtenção de água por dessalinização.

Explique em que consiste este processo de obtenção de água.

242

Química | Unidade 2 | Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra

QUESTÕES PROPOSTAS

Água consumida Água desperdiçada

Agrícola Industrial Urbano

71%

29%

58%

42%

58%

42%

Água A(Resumo da composição química)

pH (21 °C) 5,41

Resíduo seco (a 180 °C) 512 mg/l

Iões bicarbonato 393 mg/l

Iões cálcio 105 mg/l

Iões sódio 42 mg/l

Água B(Resumo da composição química)

pH (22 °C) 6,27

Resíduo seco (a 180 °C) 74 mg/l

Iões bicarbonato 23,8 mg/l

Iões cálcio 6,4 mg/l

Iões sódio 10,3 mg/l

Consumos de água por setor.

317

Química


quantidade máxima de sal que é possível dis-

solver a 20 °C e a 30 °C em 500 g de água.

5.2.1.

Analisando a tabela, facilmente se conclui que

os sais que se dissolvem totalmente a essa

temperatura são apenas o iodeto de potássio

(KI) e o nitrato de sódio (NaNO3).

5.2.2.

Analisando a tabela, facilmente se conclui que

a afirmação é incorreta. Aumentando a tempe-

ratura para 30 °C, continuam a não se dissolver

todos os sais que não se dissolviam a 20 °C.

2.4.2. A desmineralização da água do mar

1.1. (B) O prefixo mili representa 10-3 e o prefixo

micro representa 10-6.

Por outro lado, 1 L = 1 dm3 = 10-3 m3.

Assim, 2,0 mg/l = =

= 2,0 * 10-3 kg m-3. Por outro lado

§ 10 g/l = = 10 * 10-6 kg m-3.

1.2. M(NO3-) = 62,01 g mol-1.

Determinar a quantidade de ião NO3- em 1

litro.

Pretende-se exprimir a concentração mássica

em concentração molar. Num litro de solução

há 50 mg de ião nitrato, ou seja, 50 * 10-3 g.

n = § n = § n = 8,1 * 10-4 mol

Determinar a concentração molar.

[NO3-] = §

§ [NO3-] = 8,1 * 10-4 mol dm-3

A concentração de ião nitrato é

8,1 * 10-4 mol dm-3.

1.3. O mais nocivo é o ião mercúrio, já que a con-

centração residual desses iões na água desti-

nada a consumo humano é a menor.

Quanto menor for a concentração residual,

mais nociva será essa espécie.

1.4. Apesar de aquela água ter as características

de uma água que pode ser consumida pelos

seres humanos, não pode ser considerada

uma água quimicamente pura. Na verdade,

não há água quimicamente pura pois toda a

água tem dissolvidos sais minerais, mesmo

que em quantidades vestigiais.

1.5. A massa de nitrato de cobre II obtida resultará

dos iões nitrato (NO3– e dos iões cobre (II) (Cu2+)

que se combinam para formar o nitrato de

cobre (Cu(NO3)2).

Determinar a massa de iões nitrato em 5 li-

tros de água.

m(NO3–) = * 5 L §

§ m(NO3–) = 250 * 10–3 g § 0,250 g

Determinar a quantidade de iões nitrato em

5 litros de água.

Mr(NO3–) 9 Mr(NO3)

Mr(NO3–) = 3 Ar(O) + Ar(N) §

§ Mr(NO3–) = 3 * 16,00 + 14,01 §

§Mr(NO3–) = 62,01 ±Mr(NO3

–) = 62,01 g mol–1

n(NO3–) = § n(NO3

–) = §

§ n(NO3–) = 4,03 * 10–3 mol

Determinar a massa de iões cobre (II) em 5

litros de água.

m(Cu2+) = * 5 L §

§ m(Cu2+) = 10 * 10–3 g § 0,010 g

Determinar a quantidade de iões cobre (II)

em 5 litros de água.

Mr(Cu2+) 9 Mr(Cu) " M(Cu2+) = 63,55 g mol–1

n(Cu2+) = § n(Cu2+) = §

§ n(Cu2+) = 1,57 * 10–4 mol

Determinar a quantidade Cu(NO3)2 formado

n(NO3–) = 2n(Cu2+) § n(NO3

–) =

= 2 * 1,57 * 10–4 § n(NO3–) = 3,14 * 10–4 mol

Tendo em conta a estequiometria do sal a

quantidade de sal formado é igual à quantidade

de catião cobre (II), pois o cobre apresenta-se

como o limitante já que o anião nitrato existe

em maior quantidade que a necessária

3,14 * 10–4 mol < 4,03 * 10–3 mol, pelo que

n(Cu(NO3)2) = 1,57 * 10–4 mol

2,0 * 10-6 kg

10-3 m3

10 * 10-9

10-3 m3

50 * 10-3

62,01

m

M

8,1 * 10-4 mol

1 dm3

50 * 10-3 g

1 L

0,250

62,01

m(N03–)

n(N03–)

2,0 * 10-3 g

1 L

0,01063,55

m(Cu2+)M(Cu2+)

m(KI)/g

m(NaNO3)

/g

m(NH4Cl)

/g

m(KNO3)

/g

m(KCl)

/g

m(KClO3)

/g

m(Ce2(SO4)3)

/g

20 °

C

100 gde

água143 85 37 32 32 10 12

500 gde

água715 425 185 160 160 50 60

30 °

C

100 gde

água>150 94 40 47 36 13 8

500 gde

água>750 470 200 235 180 65 40

318

Química


Determinar a massa Cu(NO3)2 formado

Mr(Cu(NO3)2) = 6 Ar(O) + 2 Ar(N) + Ar(Cu) §

§Mr(NO3-) = 6 * 16,00 + 2 * 14,01 + 63,35 §

§ Mr(NO3-) = 187,55 ± M(NO3

-) =

= 187,55 g mol–1

m(Cu(NO3)2) = n(Cu(NO3)2) * M(Cu(NO3)2) §

§ m(Cu(NO3)2) = 1,57 * 10–4 * 187,55 §

§ m(Cu(NO3)2) = 2,94 * 10–2 g

Assim, a maior massa de nitrato de cobre (II)

que se pode obter por evaporação completa da

água é 2,94 * 10–2 g

2.1. (B) Uma água é considerada potável quando

pode ser consumida por seres humanos e ani-

mais sem que corram o risco de contraírem

doenças por contaminação.

2.2.1.

A água que contém maior concentração de

iões H3O+ é que possui menor pH, pois

pH = - log [H3O+].

Assim, atendendo aos valores constantes na

tabela, a água A é que possui maior concen-

tração de iões H3O+.

2.2.2.

O resíduo seco é um parâmetro físico-químico

de uma água corresponde à massa de sais mi-

nerais e outros constituintes dissolvidos e que

se obtêm quando uma dada massa de água é

evaporada.

O resíduo seco varia de acordo com a tempe-

ratura de secagem, pelo que este parâmetro

deve ser determinado a uma temperatura fixa

(geralmente 110 ou 180 °C). O valor do resíduo

seco é sempre um pouco inferior ao valor do

total de sólidos dissolvidos, devido ao bicarbo-

nato, que a altas temperaturas, se decompõe

em CO32– e CO2, que se volatiliza e evapora da

amostra.

2.2.3.

A água que pode ser considerada mais dura é

a A, pois é a que apresenta maior concentra-

ção em iões cálcio.

2.2.4.

A água mineral deverá ser a A já que é a que

apresenta maiores concentrações em todo o

tipo de iões. Por outro lado, também é a que

possui menor pH.

3.1. De acordo com o gráfico, verifica-se que no setor

industrial por cada 71 litros de água consumida,

29 litros são desperdiçados.

Assim:

= § x = §

§ x = 20 422 L

No setor industrial, quando são consumidos

50 000 litros de água, desperdiçam-se 20 422

litros.

3.2.1.

Dessalinizar significa retirar os sais minerais

contidos na água do mar, de modo a obter-se

água mais próximo do que se designa água po-

tável. Contudo, após a dessalinização de uma

água, esta ainda não está adequada ao con-

sumo humano.

3.2.2.

(B) A destilação baseia-se no diferente ponto

de ebulição dos constituintes da mistura.

Aquecendo, o componente que tiver menor

ponto de ebulição será o que passa ao estado

de vapor em primeiro lugar. Depois, arrefe-

cendo, volta ao estado físico inicial. Os compo-

nentes de maior ponto de ebulição são os

últimos a passar a vapor.

3.2.3.

Na osmose, as moléculas da substância que é

o solvente passam através de uma membrana

semipermeável da solução que possui menor

concentração para a solução que possui maior

concentração, no sentido de igualar as con-

centrações.

Na osmose inversa, que é que se utiliza na des-

salinização da água do mar, as moléculas de

solvente (água) deverão passar da solução

mais concentrada para a solução diluída.

Tal, só se consegue provocando, dado que, este

processo não ocorre naturalmente. Uma forma

de provocar a osmose inversa consiste em

exercer pressão sobre a porção do recipiente

onde se encontra a solução mais concentrada.

As moléculas de água passam através da

membrana e os iões ficam retidos na porção do

recipiente em que se encontravam.

Assim, se obtem água dessalinizada por os-

mose inversa.

71%

50 000 L

29%

x

29 * 50 000

71

questÕes globalizantesnlstore.leya.com/asa/2015/testes_exames/images/testes_exames_fq11.pdf · num...

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