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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
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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)
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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.
Apresente todas as etapas de resolução.
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
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90Resoluções em CD-ROM
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
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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.
Apresente todas as etapas de resolução.
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.
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QUESTÕES GLOBALIZANTES
92Resoluções em CD-ROM
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
QUESTÕES PROPOSTAS – RESOLUÇÃO POR ETAPAS
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.
Apresente todas as etapas de resolução.
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
QUESTÕES PROPOSTAS – RESOLUÇÃO POR ETAPAS
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
QUESTÕES PROPOSTAS – RESOLUÇÃO POR ETAPAS
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