ufbafisqui2013

Nº DE INSCRIÇÃO

CADERNO 52ª FASE

Física e Química

INSTRUÇÕES

Para a realização destas provas, você recebeu este Caderno de Questões e duas Folhas de Respostas.

NÃO AMASSE, NÃO DOBRE, NÃO SUJE, NÃO RASURE ESTE MATERIAL.

1. Caderno de Questões• Verifique se este Caderno de Questões contém as seguintes provas:

FÍSICA – 06 questões discursivas;QUÍMICA – 06 questões discursivas.

• Registre seu número de inscrição no espaço reservado para esse fim, na capa deste Caderno.

• Qualquer irregularidade constatada neste Caderno deve ser imediatamente comunicada aofiscal de sala.

• Neste Caderno, você encontra apenas um tipo de questão:Discursiva – questão que permite ao candidato demonstrar sua capacidade de produzir, integrare expressar ideias a partir de uma situação ou de um tema proposto e de analisar ainterdependência de fatos, fenômenos e elementos de um conjunto, explicitando a naturezadessas relações.

• Leia cuidadosamente o enunciado de cada questão, formule suas respostas com objetividadee correção de linguagem, atendendo à situação proposta. Em seguida, transcreva cada uma narespectiva Folha de Respostas.

• O rascunho deve ser feito nos espaços reservados junto das questões, neste Caderno.

2. Folhas de RespostasAs Folhas de Respostas são pré-identificadas, isto é, destinadas exclusivamente a um determinadocandidato. Por isso, não podem ser substituídas, a não ser em situação excepcional, comautorização expressa da Coordenação dos trabalhos. Confira os dados registrados noscabeçalhos e assine-os com caneta esferográfica de TINTA PRETA ou AZUL-ESCURA, semultrapassar o espaço reservado para esse fim.

• Nessas Folhas de Respostas, você deve observar a numeração das questões e UTILIZARAPENAS O ESPAÇO-LIMITE reservado à resposta de cada questão, indicando, de modocompleto, as etapas e os cálculos envolvidos em sua resolução.

3. ATENÇÃO!• Em conformidade com o Decreto Presidencial no 6583, de 29 de setembro de 2008, será exigida

a Nova Ortografia da Língua Portuguesa na construção das respostas destas provas.• Será ANULADA a prova que não seja respondida na Folha de Respostas correspondente ou

que possibilite a identificação do candidato.• Nas Folhas de Respostas, NÃO ESCREVA na Folha de Correção, reservada ao registro das

notas das questões.• O tempo disponível para a realização das provas e o preenchimento das Folhas de Respostas é

de 5 (cinco) horas.

ESTAS PROVAS DEVEM SER RESPONDIDAS PELOS CANDIDATOS

AOS CURSOS DOS GRUPOS A.1 e B.

Engenharia Mecânica

Engenharia Química

Engenharia Sanitária e Ambiental

Física

Geofísica

Geologia

Química

GRUPO A.1

Arquitetura e Urbanismo

Engenharia Civil

Engenharia da Computação

Engenharia de Agrimensura e

Cartográfica

Engenharia de Controle e

Automação de Processo

Engenharia de Minas

Engenharia de Produção

Engenharia Elétrica

GRUPO B

Biotecnologia

Ciências Biológicas

Enfermagem

Farmácia

Fisioterapia

Fonoaudiologia

Gastronomia

Licenciatura em Ciências Naturais

Medicina

Medicina Veterinária

Nutrição

Oceanografia

Odontologia

Saúde Coletiva

Zootecnia

UFBA – 2013 – 2a Fase – Física – 2

Física – QUESTÕES de 01 a 06LEIA CUIDADOSAMENTE O ENUNCIADO DE CADA QUESTÃO, FORMULE SUAS RES-POSTAS COM OBJETIVIDADE E CORREÇÃO DE LINGUAGEM E, EM SEGUIDA, TRANS-CREVA COMPLETAMENTE CADA UMA NA FOLHA DE RESPOSTAS.

INSTRUÇÕES:• Responda às questões, com caneta de tinta AZUL ou PRETA, de forma clara e

legível.••••• Caso utilize letra de imprensa, destaque as iniciais maiúsculas.••••• O rascunho deve ser feito no espaço reservado junto das questões.••••• Na Folha de Respostas, identifique o número das questões e utilize APENAS o

espaço destinado a cada uma, indicando, DE MODO COMPLETO, AS ETAPAS E OSCÁLCULOS envolvidos na resolução da questão.

••••• Será atribuída pontuação ZERO à questão cuja resposta– não se atenha à situação apresentada ou ao tema proposto;– esteja escrita a lápis, ainda que parcialmente;– apresente texto incompreensível ou letra ilegível.

••••• Será ANULADA a prova que– NÃO SEJA RESPONDIDA NA RESPECTIVA FOLHA DE RESPOSTAS;– ESTEJA ASSINADA FORA DO LOCAL APROPRIADO;– POSSIBILITE A IDENTIFICAÇÃO DO CANDIDATO.

Questão 01 (Valor: 15 pontos)

Ao saltar-se de um lugar alto, é comum dobrar os joelhos enquanto se encostano solo. Isso é feito de modo instintivo, a fim de minimizar a força de interação entre ochão e o corpo, diminuindo o impacto sobre a articulação do joelho.

Desprezando a resistência do ar e considerando uma pessoa de massa igual a 60,0kgcaindo de uma altura de 80,0cm, em um local cujo módulo da aceleração da gravidadeé de 10m/s2, calcule a diferença, em módulo, da força de impacto entre o chão e ocorpo, com e sem dobrar os joelhos, sabendo que o tempo do impacto sem dobrar osjoelhos é de 0,25s e que, dobrando-os, é de 1,0 segundo.

RASCUNHO



O sistema da figura representa um diagrama ilustrativo de umpistão composto isolado. Nele, os subsistemas A e B estão separadospor uma parede diatérmica, impermeável e fixa e contém o mesmogás ideal, inicialmente em equilíbrio termodinâmico. A trava do pistãoé liberada, e o gás, em B, executa trabalho WB, expandindo-se deforma quase-estática e reversível até chegar ao equilíbrio.

Usando a Primeira Lei da Termodinâmica, determine, justificando sua resposta, se asgrandezas entre os pontos de equilíbrio inicial e final dos subsistemas A e B são maiores,menores ou iguais a zero.• Trabalho, WA e WB;

• Variação da energia interna do gás, ΔUA e ΔUB;

• Energia trocada através de calor, QA e QB.

RASCUNHO



As estrelas de nêutrons são corpos celestes supermassivos e ultracompactos.A partir de estudos teóricos e observações astronômicas, sabe-se que a densidade nocentro dessas estrelas é da mesma ordem que a densidade dos núcleos atômicos.Um átomo tem um diâmetro aproximado de 10−10m, contudo o diâmetro do seu núcleo écerca de 10000 vezes menor. O núcleo, apesar desse minúsculo tamanho, contém,aproximadamente, toda a massa do átomo.

Considerando a massa de um átomo de aproximadamente 10−27kg, calcule a ordem degrandeza da massa de uma estrela de nêutrons do tamanho do grão de ervilha comvolume de 1,0cm3.

RASCUNHO


QUESTÕES 04 e 05A primeira usina de ondas da América Latina,

lançada oficialmente durante a Rio+20, funciona noporto do Pecém, a 60 quilômetros de Fortaleza. Paraos pesquisadores, o local é um laboratório em escalareal, onde serão ampliados os horizontes daprodução energética limpa e renovável. O potencialé grande, asseguram. Na prática, de acordo comespecialistas da Coppe, que desenvolve a tecnologia,é possível converter cerca de 20% da energia dasondas do mar em energia elétrica.

Dois enormes braços mecânicos foram instalados no píer do porto do Pecém. Naponta de cada um deles, em contato com a água do mar, há uma boia circular. Conformeas ondas batem, a estrutura sobe e desce. O movimento contínuo dos flutuadoresaciona bombas hidráulicas, promovendo um ambiente de alta pressão. A água, ejetadaa altíssima pressão, faz a turbina girar. Fazendo uma analogia com uma usina hidrelétrica,em vez de termos uma queda d’água, temos isso de forma concentrada em dispositivosrelativamente pequenos, onde a pressão simula cascatas extremas de aproximadamente400 metros, a depender da intensidade das ondas. (PAÍS começa..., 2012).


Considere que, por alguns instantes, uma onda senoidal incide sobre uma boiaque está acoplada ao braço da usina de ondas, fazendo-a oscilar periodicamente.Essa onda senoidal se propaga no mar com velocidade aproximada de 20,0m/s e temcomprimento de onda de 1,0m, sendo responsável pela produção, ao final do processo,de cerca de 100,0kJ de energia elétrica por segundo.

Com base nessa informação e nos conhecimentos de Física, e admitindo-se a densidadeda água do mar como sendo 1g/cm3 e o módulo da aceleração da gravidade local iguala 10m/s2, determine• o período da oscilação gerada na boia devido à passagem da onda;• a potência, aproximada, transportada pelas ondas do mar;• a vazão volumétrica média de água em uma hidroelétrica equivalente à usina de

ondas, desprezando as perdas.

RASCUNHO



Nas usinas hidroelétricas, termoelétricas, nucleares ou eólicas, há sempre ummecanismo que provoca a rotação de uma turbina, que é transmitida ao gerador, ondea energia mecânica é convertida em energia elétrica através do processo de induçãoeletromagnética. Sabe-se que a tensão de saída dos geradores é ampliada a níveismais altos por meio de transformadores, para viabilizar a transmissão a longa distância.

• Supondo que o mecanismo da usina de ondas gera uma corrente alternada comfrequência de 60,0Hz, calcule em quanto tempo a bobina do gerador realiza umavolta completa.

• Se a tensão de saída dos geradores de 10,0kV é elevada a 440,0kV no enrolamentosecundário do transformador, determine a razão entre o número de espiras noenrolamento primário e no enrolamento secundário e justifique se o aumento detensão no transformador viola a conservação da energia.

RASCUNHO



Problemas, como aincompatibilidade entre aMecânica Newtoniana e oEletromagnetismo Clássico,levaram ao desenvolvimento daTeoria da Relatividade Especialde Einstein. Não há registros deque os resultados doexperimento do interferômetrode Michelson-Morley, realizadoem 1887, tenham influenciadodiretamente os trabalhos deAlbert Einstein, publicados em1905, mas, segundo Isaac Asimov, a observação de Michelson-Morley é “o maisimportante experimento que não deu certo de toda a história da ciência”.

Com base na informação e nos conhecimentos de Física, explique• o funcionamento do experimento;• como a não-comprovação da existência de um referencial em repouso absoluto — o

chamado “éter” — confirmaria os postulados da Relatividade Especial.

RASCUNHO

UFBA – 2013 – 2a Fase – Química – 8

Substância química Massa molecular (u) Ponto de ebulição, ºC, a 1atm Dimetil-propano, C5H12 72 9 Metil-butano, C5H12 72 28 Pentano, C5H12 72 36

Tabela: Propriedades físicas de alguns alcanos


Química – QUESTÕES de 01 a 06LEIA CUIDADOSAMENTE O ENUNCIADO DE CADA QUESTÃO, FORMULE SUASRESPOSTAS COM OBJETIVIDADE E CORREÇÃO DE LINGUAGEM E, EM SEGUIDA,TRANSCREVA COMPLETAMENTE CADA UMA NA FOLHA DE RESPOSTAS.

INSTRUÇÕES:• Responda às questões, com caneta de tinta AZUL ou PRETA, de forma clara e

legível.••••• Caso utilize letra de imprensa, destaque as iniciais maiúsculas.••••• O rascunho deve ser feito no espaço reservado junto das questões.••••• Na Folha de Respostas, identifique o número das questões e utilize APENAS o

espaço destinado a cada uma, indicando, DE MODO COMPLETO, AS ETAPAS E OSCÁLCULOS envolvidos na resolução da questão.

••••• Será atribuída pontuação ZERO à questão cuja resposta– não se atenha à situação apresentada ou ao tema proposto;– esteja escrita a lápis, ainda que parcialmente;– apresente texto incompreensível ou letra ilegível.

••••• Será ANULADA a prova que– NÃO SEJA RESPONDIDA NA RESPECTIVA FOLHA DE RESPOSTAS;– ESTEJA ASSINADA FORA DO LOCAL APROPRIADO;– POSSIBILITE A IDENTIFICAÇÃO DO CANDIDATO.


Muitas propriedades dos líquidos, incluindo o ponto de ebulição, refletem aintensidade das forças de atração intermoleculares. Um líquido entra em ebulição quandosuas moléculas, ao absorverem energia, vencem as forças de atração e se separam dafase líquida sob forma de vapor. Quanto mais fortes são essas interações, maior atemperatura na qual um líquido entra em ebulição. Existem três forças atrativas entremoléculas neutras: as de ligação de hidrogênio, as de dipolo permanente-dipolopermanente e as de dipolo momentâneo-dipolo induzido ou de dispersão de London.Essas interações são também chamadas de forças de Van der Waals.

Considerando essas informações e os dados da tabela,

• identifique a interação intermolecular — tipo de forças de Van der Waals — que atuaentre as moléculas dos alcanos, quando no estado líquido.

• escreva um argumento que justifique a diferença entre os pontos de ebulição dessassubstâncias químicas.



Um dos grandes desafios da Química é a obtenção de substâncias puras a partirde misturas. Como a maioria dos materiais presentes na natureza é formada por misturasde substâncias, para separá-las é necessário a escolha de um método que leve emconsideração as condições materiais e econômicas e o tempo utilizado na separação.Assim, o magnésio é extraído da água do mar, na forma de íons Mg2+(aq), pelo processoDow, representado, resumidamente no fluxograma.

Com base nessas informações e na análise do fluxograma da extração de íons Mg2+(aq)da água do mar,

• escreva uma justificativa para a precipitação de Mg(OH)2(s) com a adição de Ca(OH)2

à água do mar e identifique as técnicas de separação I e II utilizadas nesse processo;

• justifique a utilização de fonte externa de energia elétrica no processo de produçãodo metal por meio da eletrólise ígnea do cloreto de magnésio.



XeF6(s) + 3H2O(v) → XeO3(s) + 6HF(g) = −182kJ

O primeiro composto de gás nobre foi obtido em 1962 por Neil Bartlett, enquantotrabalhava como docente na Universidade de British Columbia, Estados Unidos. Otrabalho repercutiu no meio científico e acabou com a crença de que os gases nobreseram quimicamente inertes. Desde aquela época, vários compostos de xenônio comflúor e com oxigênio foram preparados, a exemplo dos fluoretos, XeF2(s), XeF4(s) eXeF6(s), obtidos diretamente da reação entre os dois elementos químicos, e doscompostos contendo oxigênio, formados quando esses fluoretos reagem com água,como mostra a equação química que representa a hidrólise lenta do hexafluoreto dexenônio, na presença de umidade do ar, que leva à produção de trióxido de xenônio,XeO3(s).

Com base nessas informações, na equação termoquímica de hidrólise de XeF6(s) econsiderando os valores das variações de entalpia apresentados na tabela e o valorda variação de entalpia padrão de H2O(v) igual a −242 kJmol−1,

• calcule o valor da variação de entalpia padrão, , do trióxido de xenônio, XeO3(s),e justifique a maior estabilidade do XeF6(s) em relação a do XeO3(s), admitindo queos valores das variações de entalpia correspondem ao padrão de formação dessassubstâncias;

• escreva a fórmula estrutural de XeF2 com os pares de elétrons não-ligantes do átomocentral e os valores dos ângulos formados entre as ligações Xe – F.

RASCUNHO

Substância química Entalpia padrão de formação, ,ΔHof em kJmol−−−−1*

XeF6(s) − 298 HF(g) − 268 *Valores aproximados


RASCUNHO


I. NH3(aq) + CO2(g) + H2O(l) NH4HCO3(aq)

II. NaCl(aq) + NH4HCO3(aq) NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)

III. 2NaHCO3(s) � ⎯⎯ →⎯ C150o Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(v)

IV. CaCO3(s) � ⎯⎯ →⎯ C1100o CaO(s) + CO2(g)

O carbonato de sódio, Na2CO3, é usado, principalmente, na fabricação de vidro,de polifosfatos — aditivos utilizados em produtos de limpeza —, no tratamento de gasesde exaustão de usinas termelétricas, dentre outras aplicações. A maior parte docarbonato de sódio destinada a essas aplicações é produzida pelo processo de ErnestSolvay, que consiste, de forma resumida, na saturação inicial por amônia, NH3(g), deuma solução saturada de cloreto de sódio, NaCl(aq). Em seguida, a solução de cloretode sódio amoniacal é carbonatada com CO2(g) e produz hidrogeno-carbonato de amônio,NH4HCO3(aq), que, ao reagir com cloreto de sódio, forma hidrogeno-carbonato de sódio,NaHCO3(s), de acordo com as equações químicas I e II. Esse sal é separado da soluçãopor filtração e se decompõe em carbonato de sódio, ao ser aquecido, como mostra aequação química III. Como a reação química representada em II é reversível, somente75% do cloreto de sódio é convertido em hidrogeno-carbonato de sódio.

O dióxido de carbono utilizado no processo é proveniente da calcinação decarbonato de cálcio, CaCO3(s), — segundo a equação química IV — e da decomposiçãodo hidrogeno-carbonato de sódio. A amônia é regenerada a partir da reação de cloretode amônio com óxido de cálcio em meio aquoso e, então, reciclada.

Com base nessas informações e nas equações químicas I, II, III e IV, que representam oprocesso de Ernest Solvay de produção de carbonato de sódio,

• determine a massa de carbonato de sódio produzida a partir de 118,0kg de cloretode sódio com 75% de conversão a hidrogeno-carbonato de sódio e justifique autilização de solução saturada de cloreto de sódio;

• escreva a equação química que representa a regeneração de amônia, NH3(g), nesseprocesso.

� ⎯→⎯


RASCUNHO

R1(R2)2C6H2OH + •••

••

OH → R1(R2)2C6

�

•••

••

OH2 + H2O R1 = –CH3 e R2 = –C(CH3)3

Vários alimentos industrializados contêm aditivos que visam impedir ou retardar oprocesso de deterioração por oxidação. Esses aditivos são os antioxidantes, substânciasquímicas que reagem rapidamente com radicais livres formados sob ação do oxigênionos alimentos. Enquanto houver antioxidante, o alimento estará protegido da açãodesses radicais livres, a exemplo de HO• e HOO•. O período de validade de alimentosé fixado nas embalagens, principalmente, em função do tempo que leva um determinadoaditivo para reagir com esses radicais. Expirado o prazo de validade, o processo dedeterioração do alimento é iniciado. O BHT, um desses antioxidantes, representadopela fórmula estrutural e pela fórmula condensada, R1(R2)2C6H2OH, é adicionado amargarinas, biscoitos, refrescos, e reage de acordo com a equação química.

Com base nas informações do texto, na análise das fórmulas estrutural e condensadado BHT, na equação química e nas regras de nomenclatura recomendadas pela IUPAC,

• escreva o nome do BHT e identifique a classe funcional a que pertence esseantioxidante;

• identifique os agentes — redutor e oxidante — e, dentre os produtos da equaçãoquímica, identifique a espécie química que apresenta o oxigênio no menor estado deoxidação.




Para determinar a concentração de um soluto em solução, geralmente se reageuma amostra dessa solução com outra de concentração conhecida. Nas reaçõesenvolvendo ácidos e bases, adiciona-se a solução de concentração conhecida à daamostra que se deseja analisar, agitando-se lentamente até que a neutralização secomplete, quando as quantidades estequiométricas de íons H3O+(aq) e OH−(aq) se tornamequivalentes. Os indicadores ácido/base podem ser usados para sinalizar o pontoestequiométrico, ou de equivalência na determinação. Entretanto, na prática, não énecessário que a mudança de cor de um indicador ocorra exatamente no pontoestequiométrico, porque, próximo a esse ponto, o pH varia rapidamente. A faixa na qualo indicador muda de cor é considerada como ponto de equivalência. Alternativamente,um medidor de pH pode ser usado para monitorar o desenvolvimento da reação eproduzir um gráfico de pH em função do volume de solução adicionada, como o mostradona figura. A curva descreve a variação de pH da reação química entre o ácido nítrico e


o hidróxido de potássio. Considerando-se que a solução de KOH(aq) a 0,100molL−1 éadicionada a 50,0mL de solução 0,100molL−1 de HNO3(aq), a proporção em que o volumeda base é acrescentado ao do ácido, o pH pode ser determinado durante vários estágiosdo processo e as concentrações finais de H3O

+(aq) e OH−(aq), calculadas em cadaregião da curva.

Com base nas informações do texto e da tabela e na análise do gráfico, que representaa variação de pH da reação química entre o ácido nítrico e o hidróxido de potássio, emsolução,

• determine o valor do pH da solução final, quando 51,0mL da solução de KOH(aq)forem adicionados a 50,0mL da solução de HNO

3(aq) e identifique em quantasunidades de pH esse valor difere do pH no ponto estequiométrico;

• identifique um indicador, dentre os apresentados na tabela — diferente dos mostradosno gráfico — que também sirva para sinalizar o ponto estequiométrico nadeterminação.

RASCUNHO

UFBA – 2013 – 2a Fase – Física/Química – 16

REFERÊNCIAS

BROWN, T. L. et al. Química, a ciência central. Tradução Robson Matos; consultorestécnicos André F. de Oliveira e Astéo F. de Souza Silva. São Paulo: Pearson PraticeHall, 9. ed., 2005, p. 576, 621 e 813. (Adaptado)

FELTRE, R. Química. São Paulo: Moderna, v. 2, 6. ed., 2004, p. 116 e 117. (Adaptado)

LEE, J. D. Química inorgânica não concisa. Tradução Henrique E. Toma, Koiti Araki,Reginaldo C. Rocha. São Paulo: Edgard Blücher, 5. ed., 1999, p. 161, 162. (Adaptado)

PAÍS começa a explorar energia limpa das ondas. Disponível em: <http://oglobo.globo.com/ciencia/pais-comeca-explorar-energia-l impa-das-ondas-5122838#ixzz252MmZT4L>. Acesso em: 18 out. 2012. (Adaptado)

PERUZZO, T. M.; CANTO, E. L. Química na abordagem do cotidiano. São Paulo: Moderna,v. 3, p. 179. (Adaptado)

Pró-Reitoria de Graduação - PROGRADServiço de Seleção, Orientação e Avaliação - SSOARua Dr. Augusto Viana, 33 - Canela - CEP: 40110-060

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