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Colégio S. Miguel 2011/2012 Física e Química A – 10º Ano Ficha de Avaliação nº 2 – Componente Prático-Laboratorial Versão 1 1. Um dos grandes desafios da Química tem sido a obtenção de substâncias puras a partir de misturas, pois a grande maioria dos materiais presentes na Natureza são misturas de substâncias. 1.1. Selecione a única opção que apresenta características químicas exclusivas das misturas. (A) Apresentam uma composição química bem definida. (B) Podem ser identificadas pelas suas propriedades físicas e químicas, como a sua densidade. (C) São constituídas por dois ou mais elementos químicos. (D) A sua composição traduz a proporção relativa das substâncias que as constituem. 1.2. Procedeu-se ao aquecimento de duas amostras desconhecidas. Pela análise do gráfico obtido (ao lado) pode-se inferir que as linhas AA’ e BB’ correspondem, respetivamente, ao comportamento de… (A) … uma substância e uma solução. (B) … uma solução e uma substância. (C) … uma mistura homogénea e uma mistura heterogénea. (D) … duas soluções. (E) … duas substâncias. 1.3. Selecione a opção correta. (A) A destilação simples separa completamente uma mistura de água e álcool etílico. (B) A filtração por gravidade separa os componentes de uma mistura de KCl e NaNO 3 totalmente dissolvidos em água. (C) A rapidez do processo de filtração por gravidade depende exclusivamente do comprimento da haste do funil. (D) Um íman serve para separar o ferro do não-metal no composto cloreto de ferro (II) – FeCl 2 2. Prepararam-se lamparinas com álcool e a cada uma delas adicionou-se uma solução saturada dos seguintes sais: LiCl, NaCl, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Ba(NO 3 ) 2 , BaCl 2 , Ca(NO 3 ) 2 , CaSO 4 e Cu(NO 3 ) 2 . Sabe-se que em o catião sódio, quando desexcitado, emite radiação na zona do amarelo. 2.1. Na experiência, verificar-se-á que… (A) As chamas das lamparinas apresentavam todas a mesma cor. (B) Algumas lamparinas apresentavam chama da mesma cor. (C) A chama, quando observada num espetroscópio de bolso, era igual ao espetro da luz branca. (D) Se um composto tiver chama amarela, então é, necessariamente, um composto de sódio. 2.2. Relativamente ao ensaio de chama pode-se afirmar que… (A) Os espetros obtidos por espetroscopia de emissão de chama são contínuos. (B) A cor da chama baseia-se em fenómenos de transições de níveis quânticos de catiões. (C) Apresentam como desvantagem o facto de requererem grandes quantidades de amostra. (D) Permitem obter uma análise qualitativa da amostra de modo pouco rigoroso. (E) Nenhuma das opções anteriores.

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Colégio S. Miguel 2011/2012

Física e Química A – 10º Ano

Ficha de Avaliação nº 2 – Componente Prático-Laboratorial

Versão 1 1. Um dos grandes desafios da Química tem sido a obtenção de substâncias puras a partir de misturas, pois a grande maioria dos materiais presentes na Natureza são misturas de substâncias. 1.1. Selecione a única opção que apresenta características químicas exclusivas das misturas. (A) Apresentam uma composição química bem definida. (B) Podem ser identificadas pelas suas propriedades físicas e químicas, como a sua densidade. (C) São constituídas por dois ou mais elementos químicos. (D) A sua composição traduz a proporção relativa das substâncias que as constituem. 1.2. Procedeu-se ao aquecimento de duas amostras desconhecidas. Pela análise do gráfico obtido (ao lado) pode-se inferir que as linhas AA’ e BB’ correspondem, respetivamente, ao comportamento de… (A) … uma substância e uma solução. (B) … uma solução e uma substância. (C) … uma mistura homogénea e uma mistura heterogénea. (D) … duas soluções. (E) … duas substâncias. 1.3. Selecione a opção correta. (A) A destilação simples separa completamente uma mistura de água e álcool etílico. (B) A filtração por gravidade separa os componentes de uma mistura de KCl e NaNO3 totalmente

dissolvidos em água. (C) A rapidez do processo de filtração por gravidade depende exclusivamente do comprimento da haste

do funil. (D) Um íman serve para separar o ferro do não-metal no composto cloreto de ferro (II) – FeCl2 2. Prepararam-se lamparinas com álcool e a cada uma delas adicionou-se uma solução saturada dos seguintes sais: LiCl, NaCl, Na2CO3, K2CO3, Ba(NO3)2, BaCl2, Ca(NO3)2, CaSO4 e Cu(NO3)2. Sabe-se que em o catião sódio, quando desexcitado, emite radiação na zona do amarelo. 2.1. Na experiência, verificar-se-á que…

(A) As chamas das lamparinas apresentavam todas a mesma cor. (B) Algumas lamparinas apresentavam chama da mesma cor. (C) A chama, quando observada num espetroscópio de bolso, era igual ao espetro da luz branca. (D) Se um composto tiver chama amarela, então é, necessariamente, um composto de sódio. 2.2. Relativamente ao ensaio de chama pode-se afirmar que… (A) Os espetros obtidos por espetroscopia de emissão de chama são contínuos. (B) A cor da chama baseia-se em fenómenos de transições de níveis quânticos de catiões. (C) Apresentam como desvantagem o facto de requererem grandes quantidades de amostra. (D) Permitem obter uma análise qualitativa da amostra de modo pouco rigoroso. (E) Nenhuma das opções anteriores.

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3. Pretende-se determinar a composição de um objeto metálico, por investigação experimental. Um aluno decidiu determinar a densidade do material e a densidade relativa recorrendo a métodos distintos. Todos os ensaios foram feitos à temperatura de 20ºC. Nas tabelas seguintes estão os registos efetuados.

3.1. Calcule a densidade do material constituinte do objeto. 3.2. Calcule a densidade relativa do material em relação à água, a 20ºC. 4. Um grupo de alunos encontrou dois frascos, A e B, cujo conteúdo parecia ser acetona. Como o estado dos frascos não inspirava confiança, resolveram verificar se a substância no seu interior era realmente acetona. Decidiram, então, determinar o seu ponto de ebulição (ponto de ebulição da acetona = 56,5ºC). 4.1. Por que razão decidiram os alunos determinar o ponto de ebulição da amostra? 4.2. Selecione a opção que define corretamente o conceito ponto de ebulição.

(A) Temperatura à qual uma substância passa do estado líquido ao gasoso. (B) Temperatura à qual uma substância passa do estado gasoso ao líquido. (C) Temperatura à qual a pressão de vapor da substância no estado líquido é inferior à pressão

atmosférica que se exerce sobre a superfície líquida da substância. (D) Temperatura à qual a pressão de vapor da substância no estado líquido é superior à pressão

atmosférica que se exerce sobre a superfície líquida da substância. (E) Temperatura à qual pressão de vapor da substância no estado líquido iguala a pressão atmosférica

que se exerce sobre a superfície líquida da substância. 4.3. Descobriu-se mais tarde que no frasco B estava uma solução aquosa de NaCl em vez de acetona. Qual o gráfico que melhor representaria o comportamento da amostra mencionada quando fosse aquecida?

4.4. Antes de determinarem o ponto de ebulição foi necessário medir a massa de amostra a utilizar. Três alunos mediram a massa usando três balanças digitais diferentes e apresentaram os seguintes resultados:

Aluno Valor obtido A 6,34 g com um erro relativo de 0,2% B 6,35 g (determinada com uma balança de sensibilidade de 5 cg) C 6,45 0,05 g

Apresente cada uma das medidas obtidas de forma correta. 4.5. Na medição do ponto de ebulição não é possível eliminar totalmente a ocorrência de erros acidentais. O que se pode fazer para minimizar o efeito deste tipo de erros nas medições efetuadas?

Ensaio Massa objeto

(g)

Massa pic. com água e sólido fora

Massa pic. com água e sólido dentro

1 17,377 97,104 95,146

2 17,376 97,105 95,145

3 17,376 97,104 95,145

Ensaio Massa

objeto (g) Volume

água (cm3) Volume água e objeto (cm3)

1 17,377 15,0 17,0 2 17,376 15,0 17,0 3 17,376 15,0 17,0

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

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5. Num laboratório são dadas aos alunos as instruções seguintes: (i) Preparar 50,00 cm3 de uma solução de Na2S2O3.5H2O de concentração 0,0300 mol/dm3, a partir

do soluto sólido. (ii) A partir da solução obtida em (i), preparar 50,00 cm3 de uma solução no mesmo soluto de

concentração 0,00300 mol/dm3. Para executar a tarefa os alunos têm o seguinte material:

a) Balança b) Gobelé(s) c) Proveta graduada de 10 mL d) Pipeta graduada de 5 mL e) Bureta

f) Espátula g) Vareta h) Esguicho com água destilada i) Funil j) Balão volumétrico

5.1. Apresente os cálculos os cálculos necessários à preparação da solução em (i).

5.2. Selecione o material a utilizar na preparação das soluções. Escreva as letras de cada material, indicando claramente a que etapa se refere. (NOTA: se para as duas etapas é necessário o mesmo material, então deve de repetir a letra) 5.3. Foi proposta a preparação de 50,00 cm3 de duas outras soluções, (iii) e (iv), com fator de diluição 4 e 5, respetivamente. Selecione a opção que indica, sequencialmente, o volume a medir em (iii) e (iv) e as respetivas concentrações resultantes obtidas no final de (iii) e (iv). (A) 10,0 mL; 12,5 mL; 7,5 x 10-4 mol/dm3; 6,0 x 10-4 mol/dm3 (B) 12,5 mL; 10,0 mL; 7,5 x 10-4 mol/dm3; 6,0 x 10-4 mol/dm3 (C) 10,0 mL; 12,5 mL; 6,0 x 10-4 mol/dm3; 7,5 x 10-4 mol/dm3 (D) 12,5 mL; 10,0 mL; 6,0 x 10-4 mol/dm3; 7,5 x 10-4 mol/dm3 5.4. O ácido clorídrico concentrado reage com para da solução de Na2S2O3.5H2O originando ácido sulfuroso e enxofre, que aparece na forma coloidal. Sobre colóides e suspensões é correto dizer-se que... (A) Quando as suspensões são atravessadas por luz, ocorre dispersão da mesma. (B) A luz de um farol ao atravessar a atmosfera sofre dispersão devido às propriedades químicas das

partículas que constituem o nevoeiro. (C) A espuma do cabelo e a gelatina são exemplos de suspensões utilizadas no quotidiano. (D) Os sprays são aerossóis em que as fases dispersa e dispersante se encontram no estado líquido. (E) Nenhuma das opções anteriores. 6. Para estudar o rendimento num processo de aquecimento, um grupo de alunos pôs em prática a seguinte atividade laboratorial:

Colocar num gobelé 200 g de água, recorrendo a uma balança digital Colocar o conjunto gobelé + água sobre uma placa de esferovite Introduzir dentro do gobelé uma resistência de 250 W e um termómetro de alcance máximo

100ºC e menor divisão de escala 1ºC Registar a temperatura inicial da água, ligar a resistência de imersão e registar a temperatura da

água em intervalos de tempo regulares

Os registos dos alunos estão na tabela seguinte: Dado: cH2O = 4180 Jkg-1k-1 t ± 0,1 (s) 0,0 30,0 60,0 90,0 120,0 150,0 x (ºC) 19,5 20,2 22,1 28,2 32,6 40,5 ± ߠ

6.1. Justifique o uso de esferovite.

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6.2. Refira outro modo de medir a massa de água sem recorrer à balança digital. 6.3. Selecione a opção que completa a frase corretamente. O valor da incerteza de leitura associada à temperatura – x – é de:

(A) 0,5 ºC (B) 0,05 ºC (C) 1,0 ºC (D) 1,00 ºC

6.4. Selecione a opção que completa a frase corretamente. A expressão que permite determinar a energia recebida pela água é:

(A) Q = 200 x 103 x 4180 x (292,6 – 313,6) J (B) Q = 200 x 10-3 x 4180 x (313,6 – 292,6) J (C) Q = 200 x 10-3 x 4180 x (292,6 – 313,6) J (D) Q = 200 x 103 x 4180 x (313,6 – 292,6) J

6.5. Calcule o rendimento do processo de aquecimento descrito. 6.6. Posteriormente, os alunos repetiram a experiência utilizando sempre igual massa de água, mas fizeram, para cada vez, uma alteração. Ao todo foram feitas três alterações:

i. Usaram um agitador ii. Substituíram o gobelé por um recipiente de metal, com iguais dimensões

iii. Substituíram o gobelé por outro do mesmo material, mas com área da base maior. Preveja se as alterações feitas em i. , ii. e iii. fazem aumentar o rendimento no aquecimento da água, justificando. 6.7. Selecione a opção que melhor representa o circuito elétrico que permitiu realizar a experiência descrita. NOTA: As letras A e V representam, respetivamente, um amperímetro e um voltímetro. (A) (B)

(C) (D) 7. Um grupo de alunos pretende estudar as condições de rendimento máximo de um painel fotovoltaico para fornecer energia. Para tal, os alunos montaram um circuito elétrico com o painel de células, iluminado por uma lâmpada, de 220 V e 100 W, de luz colimada (feixe de raios paralelos), de modo a que a luz incidisse perpendicularmente à superfície do painel. Fez-se variar o cursor de um reóstato (já inserido no circuito) e registaram os valores lidos no amperímetro e no voltímetro (que também já estavam no circuito). Na tabela estão os valores, para cada valor de resistência.

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I / mA V / V R / Ω P / mW 16,6 1,736 105 28,8 (d) 0,418 7,81 22,4 36,9 1,455 (a) 53,7 47,4 1,188 25,1 (b) 52,8 (c) 12,1 33,8 Os alunos traçaram o gráfico que traduz a variação da potência P fornecida pelo painel em função da resistência R utilizada. 7.1. Calcule os valores em falta da tabela, representados por (a), (b), (c) e (d). 7.2. Qual o valor aproximado, em SI, da resistência que permite obter potência máxima? Apresente o resultado com três algarismos significativos e em notação científica. 7.3. Selecione a opção que completa a frase. Não influencia o rendimento do painel fotovoltaico o/a:

(A) Intensidade da corrente (B) Área de superfície do painel (C) Ângulo de inclinação do painel (D) Distância à fonte de iluminação

7.4.Considere que a fonte de iluminação atuou durante 5 minutos, durante o qual, o amperímetro mediu uma intensidade de 289 mA e o voltímetro mediu uma d.d.p. de 9260 mV (foram desprezadas algumas variações mínimas destes valores durante o tempo referido). Calcule o rendimento do painel. 7.5. Relativamente ao funcionamento dos painéis solares, selecione a opção falsa.

(A) Os painéis fotovoltaicos só podem alimentar diretamente sistemas que funcionem com corrente contínua (DC).

(B) O funcionamento do painel solar baseia-se no efeito fotoelétrico, pois consiste na ejeção de eletrões, resultante da interação de fotões e daqueles.

(C) Existe conversão de energia na forma de calor em energia elétrica, o que explica o facto de, no período entre as 12 horas e as 15 horas do dia, o pico de produção elétrica é máximo.

(D) Nenhuma das opções anteriores. 7.6. Selecione a opção certa. A absorção de radiação de um painel depende essencialmente:

(A) Da energia solar que incide no painel e da transparência do vidro. (B) Da energia solar que incide no painel e do fluido que corre no interior dos tubos. (C) Do fluido que corre no interior dos tubos e da transparência do vidro. (D) da transparência do vidro e do material que são feitos e revestidos os tubos.

8. Um grupo de alunos aqueceu dois blocos calorímetros, um de alumínio e outro de latão, de 1,00 kg de massa cada, que sofrem uma variação de temperatura devido a uma resistência elétrica inserida no seu interior. 8.1. Qual dos seguintes gráficos se refere a um aquecimento de um corpo, sem mudança de estado físico?

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

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8.2. Com base na definição de capacidade térmica mássica, justifique a afirmação: No Verão, durante o dia, a areia da praia tem temperatura superior à da água do mar, mas, à noite, esta situação inverte-se. (capacidade térmica mássica da água >> capacidade térmica mássica da água) 8.2. Para uma variação de 60ºC, é necessário fornecer 3600 J ao alumínio. Para mesma variação de temperatura só é necessário fornecer ao latão metade da energia fornecida ao alumínio. Qual das seguintes opções indica a relação entre as capacidades térmicas mássicas dos dois materiais?

(A) cA = 2cB (B) 2cA = cB (C) cA = 3cB (D) 3cA = cB

8.3. Considere que, em 2 minutos, uma resistência de 150 W fez aumentar a temperatura do latão 60 K, e que o processo descrito tem um rendimento de 100%. Calcule a capacidade térmica mássica do latão.

8.4. Para ter um padrão de comparação, um estudante verificou que certa chama de um bico de Bunsen eleva de 10°C a temperatura de 200g de água em 4,0 minutos. Depois, usando a mesma chama, obteve dados para a construção da curva de aquecimento de 500g de pequenas esferas de bronze (gráfico ao lado). O estudante conclui corretamente que a capacidade térmica mássica do bronze, antes de se fundir, é, em cal/g°C: (selecione a opção correta)

(A) 0,010 (B) 0,020 (C) 0,030 Nota: 1 cal = 4,18 J (D) 0,040 (E) 0,050

9. As ondas electromagnéticas são um dos veículos de transferência de energia. Para comparar o poder de absorção da radiação eletromagnética de duas superfícies, utilizaram-se duas latas de alumínio, cilíndricas, pintadas com tinta baça, uma de preto e a outra de branco. Colocou-se uma das latas a uma certa distância de uma lâmpada de 100 W, como apresenta a figura, e registou-se, regularmente, a temperatura no interior dessa lata, repetindo-se o mesmo procedimento para a outra lata. Considere que as duas latas foram expostas a radiação nas mesmas condições laboratoriais. O gráfico traduz a evolução da temperatura de cada uma das latas, em equilíbrio com o seu interior. Admita que, nas medições de temperatura efetuadas, se utilizou um termómetro digital. O menor intervalo de temperatura que mede é

uma décima de grau.

9.1. Atendendo à incerteza associada à medição, selecione a opção que completa corretamente a frase seguinte. O valor da temperatura das latas, no instante zero, deve ser apresentado na forma...

(A) ... θ0 = (15,0 ± 0,1) ºC. (B) ... θ0 = (15,00 ± 0,05) ºC. (C) ... θ0 = (15,00 ± 0,10) ºC. (D) ... θ0 = (15,0 ± 0,5) ºC.

9.2. Selecione a curva do gráfico que traduz a evolução da temperatura da lata pintada de branco.

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9.3. Qual, das opções, a relação representa uma relação válida para a situação de equilíbrio físico? (A) Taxa absorção de radiação (lata preta) > Taxa absorção de radiação (lata prateada) (B) Taxa absorção de radiação (lata preta) > Taxa emissão de radiação (lata preta) (C) Taxa emissão de radiação (lata preta) = Taxa emissão de radiação (lata prateada) (D) Taxa emissão de radiação (lata preta) = Taxa absorção de radiação (lata preta)

10. Num recipiente isolado termicamente misturaram-se 200 g de água a 60ºC com 600 g de água a 20ºC. Despreze todas as trocas de energia e matéria para a vizinhança. Nos próximos três itens, complete cada uma das frases, escolhendo a única opção que o faz corretamente. 10.1. Após se ter efetuado a mistura e até se atingir o equilíbrio térmico o/a…

(A) energia interna dos 800 g de água aumenta ao longo do tempo. (B) principal mecanismo de transferência de energia é a condução. (C) energia interna da água inicialmente a 60ºC permanece constante no decurso do tempo. (D) variação da energia interna da água a 60ºC é simétrica da variação de energia interna da de 20ºC.

10.2. A temperatura final da água será de:

(A) 20ºC (B) 30ºC

(C) 40ºC (D) 60ºC

10.3. Nas mesmas condições, se fosse usado outro líquido verificar-se-ia que a temperatura final seria:

(A) Maior se fosse usado um líquido de maior capacidade térmica mássica. (B) Menor se fosse usado um líquido de maior capacidade térmica mássica. (C) Maior se fosse utilizado um líquido de maior densidade. (D) A mesma, independentemente do líquido usado.

11. Numa aula laboratorial, um grupo de alunos estudou a relação entre a altura de queda de uma bola e a altura máxima por ela atingida, em sucessivos ressaltos. Com esse objetivo, os alunos colocaram a bola sob um sensor de posição, como representado na figura, e deixaram-na cair. Com um programa adequado obtiveram, num computador, o gráfico da distância da bola ao solo, em função do tempo.

11.1. Qual é a forma da trajectória descrita pela bola enquanto esta se encontra no campo de visão do sensor? 11.2. Justifique, considerando desprezável a resistência do ar, por que razão, depois de cada ressalto, a bola não sobe até à altura de que caiu.

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Com base no gráfico anterior, os alunos construíram o gráfico da altura máxima atingida pela bola após cada ressalto, em função da altura de queda correspondente, que se encontra representado no gráfico ao lado. 11.4. Selecione a única alternativa que permite obter uma afirmação correta. Se os alunos deixarem cair a bola de uma altura de 2,0 m, é previsível que ela atinja, no primeiro ressalto, a altura de:

(A) 1,6 m (B) 1,5 m (C) 1,4 m (D) 1,3 m

11.5. O coeficiente de restituição dos materiais em colisão é dado, neste caso, pela razão entre os módulos da velocidade da bola, imediatamente após a colisão, e da velocidade da bola, imediatamente antes dessa colisão: coeficiente de restituição = Calcule o coeficiente de restituição no primeiro ressalto, considerando a relação entre os módulos das velocidades acima referidas e as alturas de queda e de ressalto da bola. Apresente toda a sua resolução. 11.6. Numa colisão frontal com atritos desprezáveis, como é o caso em estudo, demonstre matematicamente que o coeficiente de restituição pode também ser dado por:

11.7. Considere as bolas A, B e C, que foram largadas da mesma altura e que apresentam valores de coeficiente de restituição de e1 = 0,91; e2 = 0,80; e3 = 0,84, respetivamente. Selecione a opção certa.

(A) A bola 2 terá o primeiro ressalto com maior valor de altura. (B) A bola 1 tem menor valor de velocidade de afastamento. (C) A bola 2 perde menos energia para a vizinhança, na colisão com o solo. (D) A bola 3 ressalta a uma maior altura que a bola 1.

11.8. Qualquer bola pára definitivamente ao fim de algum tempo, quando a energia mecânica do sistema bola+Terra é nula. Atendendo a que há conservação de energia, qual a opção que explica este facto?

(A) A resistência do ar retira energia à bola e esta vai ressaltando a alturas sucessivamente menores. (B) Na colisão, existem transferências de energia entre a bola e o solo, pelas forças que são exercidas. (C) A energia interna da bola e do solo aumenta, sofrendo aquecimento, produzindo ondas sonoras. (D) A energia cinética da bola diminui, sofrendo aquecimento, produzindo energia calorífica.

12. Um carro é destravado no topo de dois planos com inclinações de 20º e 40º. Qual o gráfico que mostra a variação da energia cinética sofrida pelo carro, em cada plano? Despreze os atritos.

módulo da velocidade, imediatamente após a colisão módulo da velocidade, imediatamente antes da colisão

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