(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Músculos artificiais são dispositivos feitos com plásticos inteligentes que respondem a uma corrente elétrica com um movimento mecânico. A oxidação e redução de um polímero condutor criam cargas positivas e/ou negativas no material, que são compensadas com a inserção ou expulsão de cátions ou ânions. Por exemplo, na figura os filmes escuros são de polipirrol e o filme branco é de um eletrólito polimérico contendo um sal inorgânico.
Quando o polipirrol sofre oxidação, há a inserção de ânions para compensar a carga positiva no polímero e o filme se expande. Na outra face do dispositivo o filme de polipirrol sofre redução, expulsando ânions, e o filme se contrai. Pela montagem, em sanduíche, o sistema todo se movimenta de forma harmônica, conforme mostrado na figura.
DE PAOLI, M.A. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, maio 2001 (adaptado).
A camada central de eletrólito polimérico é importante porque
Na presença de corrente elétrica, os íons se movimentam livremente pela camada central de eletrólito polimérico distribuindo-se uniformemente nela a favor de um gradiente de concentração, ou seja, de uma região muito concentrada para pouco concentrada. Trata-se da difusão dos íons promovida pela aplicação de diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
O brasileiro consome em média 500 miligramas de cálcio por dia, quando a quantidade recomendada é o dobro.
Uma alimentação balanceada é a melhor decisão para evitar problemas no futuro, como a osteoporose, uma doença que atinge os ossos. Ela se caracteriza pela diminuição substancial de massa óssea, tornando os ossos frágeis e mais suscetíveis a fraturas.
Disponível em: www.anvisa.gov.br. Acesso em 1 ago. 2012. (adaptado.)
Considerando-se o valor de 6 ∙ 10²³ mol⁻¹ para a constante de Avogadro e a massa molar do cálcio igual a 40 g/mol, qual a quantidade mínima diária de átomos de cálcio a ser ingerida para que uma pessoa supra suas necessidades?
Dose diariamente recomendada: 1000mg de Ca
Sabendo que 1000 mg = 1g
1mol Ca —— 6.10²³ átomos
Ca ----- 40g
x ---- 1 g
[tex] x = 6 \cdot 10^{23}\ átomos\ \cdot \frac{1}{40}g [tex]
[tex] x = 1,5 \cdot 10^{22}\ átomos\ de\ Ca [tex]
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Para serrar os ossos e carnes congeladas, um açougueiro utiliza uma serra de fita que possui três polias e um motor.
O equipamento pode ser montado de duas formas diferentes, P e Q. Por questão de segurança, é necessário que a serra possua menor velocidade linear.
Por qual montagem o açougueiro deve optar e qual a justificativa desta opção?
Como o objetivo do açougueiro é diminuir a velocidade linear da serra, a frequência de rotação das polias 2 e 3 (iguais por estarem ligadas ao mesmo eixo central) deve ser a menor possível, pois v = λf.
Na montagem P, as polias 1 e 2 possuem a mesma velocidade linear por estarem ligadas por uma correia. O mesmo acontece com as polias 1 e 3 na montagem Q.
Quanto maior o raio, menor será a frequência de rotação. Como o raio da polia 3 é maior, deve ser escolhida a montagem Q, pois as polias 1 e 3 giram com velocidades lineares iguais em pontos periféricos e a que tiver maior raio terá menor frequência.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Sabe-se que o aumento da concentração de gases como CO₂, CH₄ e N₂O na atmosfera é um dos fatores responsáveis pelo agravamento do efeito estufa. A agricultura é uma das atividades humanas que pode contribuir tanto para a emissão quanto para o sequestre desses gases, dependendo do manejo da matéria orgânica no solo.
ROSA, A. H.; COELHO, J. C. R. Cadernos Temáticos da Química Nova na Escola. São Paulo, n. 5 nov. 2003 (adaptado).
De que maneira as práticas agrícolas podem ajudar a minimizar o agravamento do efeito estufa?
A ação de microrganismos sobre a matéria orgânica, que fica no solo pós colheita, é uma das fontes dos gases estufa, pela ação decompositora destes organismos. Desta forma, reduzir esta matéria atenuaria a liberação de CO2 pela decomposição, e o agravamento do efeito estufa.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
O glifosato (C₃H₈NO₅P) é um herbicida pertencente ao grupo químico das glicinas, classificado como não seletivo. Esse composto possui os grupos funcionais carboxilato, amino e fosfonato. A degradação do glifosato no solo é muito rápida e realizada por grande variedade de microrganismos, que usam o produto como fonte de energia e fósforo. Os produtos da degradação são o ácido aminometilfosfônico (AMPA) e o N-metilglicina (sarcosina):
AMARANTE JR., O. P. et al. Química Nova, São Paulo, v. 25, n. 3, 2002 (adaptato).
A partir do texto e dos produtos de degradação apresentados, a estrutura química que representa o glifosato é:
O enunciado descreve o glifosato como um composto de fórmula molecular [tex]C_{3}H_{8}NO_{5}P[tex], pertencente ao grupo químico das glicinas e que possui os grupos funcionais carboxilato, amino e fosfonato em sua estrutura.
Sendo assim, a molécula do glifosato é representada pela estrutura presente na alternativa B.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Em um experimento, foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida, a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas:
a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e,
b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi
Comparação à garrafa branca, a garrafa preta converte uma maior quantidade de energia radiante em energia térmica, atingindo uma maior temperatura durante o aquecimento.
Quando a lâmpada é desligada, as garrafas retornam a temperatura ambiente que é a temperatura inicial, a garrafa preta durante o seu processo de resfriamento sofrerá maior variação de temperatura.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons.
A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear:
A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é de cinco meias-vidas.
Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, apos a aquisição da imagem, é mais próxima de
De acordo com o enunciado o tempo de meia-vida do carbono-11 = 20,4 min, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é cinco meias-vidas e a amostra inicial do medicamento era de 1g ou de 1000mg. Descrevemos meia-vida como o tempo necessário para que metade de uma amostra radioativa sofra decaimento. A partir do decaimento do carbono -11, temos:
Então, a massa restante de carbono-11 é de 0,03125g ou 31,25mg.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Milhares de pessoas estavam morrendo de varíola humana no final do século XVIII. Em 1796, o médico Edward Jenner (1749-1823) inoculou em um menino de 8 anos o pus extraído de feridas de vacas contaminadas com o vírus de varíola bovina, que causa uma doença branda em humanos. O garoto contraiu uma infecção benigna e, dez dias depois, estava recuperado. Meses depois, Jenner inoculou, no mesmo menino, o pus varioloso humano, que causava muitas mortes. O menino não adoeceu.
Disponível em: www.bbc.co.uk. Acesso em: 5 dez. 2012 (adaptado).
Considerando o resultado do experimento, qual a contribuição desse médico para a saúde humana?
A contribuição desse médico para a saúde humana se deu pelo fato da descoberta da vacina da varíola. E, consequentemente, esse mesmo método pode ser empregado em diversas outras doenças até os dias de hoje. Esse método funcionou, pois o pus extraído das feridas da vaca continha vírus amenizados.
Esses, em contato com um organismo ainda saudável, produziam anticorpos para combater de forma mais rápida futuras infecções com vírus normais.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A pílula anticoncepcional é um dos métodos contraceptivos de maior segurança, sendo constituída basicamente de dois hormônios sintéticos semelhantes aos hormônios produzidos pelo organismo feminino, o estrogênio (E) e a progesterona (P). Em um experimento médico, foi analisado o sangue de uma mulher que ingeriu ininterruptamente um comprimido desse medicamento por dia durante seis meses.
Qual gráfico representa a concentração sanguínea desses hormônios durante o período do experimento?
A ingestão contínua de anticoncepcionais mantém sempre o mesmo patamar desses dois hormônios. A quantidade de hormônios não aumenta, pois esses são consumidos pelo organismo.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A imagem representa uma ilustração retirada do livro De Motu Cordis, de autoria do médico inglês Willian Harvey, que fez importantes contribuições para o entendimento do processo de circulação do sangue no corpo humano. No experimento ilustrado, Harvey, após aplicar um torniquete (A) no braço de um voluntário e esperar alguns vasos incharem, pressionava-os em um ponto (H).
Mantendo o ponto pressionado, deslocava o conteúdo de sangue em direção ao cotovelo, percebendo que um trecho do vaso sanguíneo permanecia vazio após esse processo (H – O).
Disponível em: www.answer.com. Acesso em: 18 dez. 2012 (adaptado).
A demonstração de Harvey permite estabelecer a relação entre circulação sanguínea e
O experimento de Harvey comprovou a existência de estruturas das válvulas venosas. Essas estão presentes nas veias e nos vasos linfáticos e são responsáveis de impedir retorno do sangue venoso para o sentido contrário do fluxo, por isso, quando ele empurrou o sangue do ponto H para o O, o sangue não retornou e preencheu novamente o vazo.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A formação frequente de grandes volumes de pirita (FeS2) em uma variedade de depósitos minerais favorece a formação de soluções ácidas ferruginosas, conhecidas como “drenagem ácida de minas”. Esse fenômeno tem sido bastante pesquisado pelos cientistas e representa uma grande preocupação entre os impactos da mineração no ambiente. Em contato com oxigênio, a 25°C, a pirita sofre reação, de acordo com a equação química:
FIGUEIREDO. B. R. Minérios e Ambientes. Campinas. Unicamp. 2000.
Para corrigir os problemas ambientais causados por essa drenagem, a substância mais recomendada a ser adicionada ao meio é o
A reação descrita no enunciado produz ácido sulfúrico e um sal (que por hidrólise produzirá ácido forte). A ideia principal é adicionar uma base para neutralizar o ácido. Dentre as alternativas, a que melhor se encaixa é a “E” visto que o carbonato de cálcio é um sal que, em contato com a água, sofre hidrólise e produz hidróxido de cálcio e ácido carbônico, que se degrada e deixa o meio básico segundo a equação:
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Cinco casais alegavam ser os pais de um bebê. A confirmação da paternidade foi obtida pelo exame de DNA. O resultado do teste está esquematizado na figura, em que cada casal apresenta um padrão com duas bandas de DNA (faixas, uma para o suposto pai e duas para a suposta mãe), comparadas a do bebê.
Que casal pode ser considerado como pais biológicos do bebê?
O código genético de um filho é gerado a partir de metade dos cromossomas da mãe e metade dos cromossomas do pai.
Com base nisso, a única opção em que as características do bebê estão presentes ou no pai ou na mãe é na opção número 3.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A varfarina é um fármaco que diminui a agregação plaquetária, e por isso é utilizada como anticoagulante, desde que esteja presente no plasma, com uma concentração superior a 1,0 mg/L. Entretanto, concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear hemorragias. As moléculas desse fármaco ficam retidas no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/mL. Um indivíduo adulto, com volume sanguíneo total de 5,0 L, será submetido a um tratamento com solução injetável desse medicamento.
Qual é o máximo volume da solução do medicamento que pode ser administrado a esse indivíduo, pela via intravenosa, de maneira que não ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulante?
Como as moléculas desse fármaco são dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume de um total de 5 litros, logo são 0,6 x 5 = 3 litros de plasma.
Sendo a concentração máxima de 4 mg/L para que não haja hemorragia, a quantidade máxima de varfarina é de:
4 mg/L × 3L = 12 mg.
Como a varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/mL, podem ser administrados até 12 mg ÷ 3 mg/ml = 4 ml desse medicamento.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Para realizar um experimento com uma garrafa PET cheia d'agua, perfurou-se a lateral da garrafa em três posições a diferentes alturas. Com a garrafa tampada, a água não vazou por nenhum dos orifícios, e, com a garrafa destampada, observou-se o escoamento da água conforme ilustrado na figura.
Como a pressão atmosférica interfere no escoamento da água, nas situações com a garrafa tampada e destampada, respectivamente?
Com a garrafa tampada, como a pressão atmosférica é maior que a pressão interna atuante nos orifícios feitos na garrafa, a saída de água é impedida.
Com a garrafa destampada, o efeito da pressão atmosférica no líquido na boca da garrafa e nos orifícios é contrário, portanto anulado. Tem-se como resultante a força interna, que depende da pressão exercida pela coluna de líquido correspondente.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
O citral, substância de odor fortemente cítrico, é obtido a partir de algumas plantas como o capim-limão, cujo óleo essencial possui aproximadamente 80%, em massa, da substância. Uma de suas aplicações é na fabricação de produtos que atraem abelhas, especialmente do gênero Apis, pois seu cheiro é semelhante a um dos feromônios liberados par elas. Sua fórmula molecular é C₁₀H₁₆O, com uma cadeia alifática de oito carbonos, duas insaturações, nos carbonos 2 e 6 e dois grupos substituintes metila, nos carbonos 3 e 7. O citral possui dois isômeros geométricos, sendo o trans o que mais contribui para o forte odor.
Para que se consiga atrair um maior número de abelhas para uma determinada região, a molécula que deve estar presente em alta concentração no produto a ser utilizado é:
Considerando as informações sobre o composto ditas no enunciado, chegamos à seguinte estrutura:
Sabendo que o citral possui dois isômeros geométricos, sendo o trans que mais contribui para o forte odor. Para que se consiga atrair um maior número de abelhas para uma determinada região, a molécula que deve estar presente em alta concentração no produto a ser utilizado é
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Um eletricista analisa o diagrama de uma instalação elétrica residencial para planejar medições de tensão e corrente em uma cozinha. Nesse ambiente existem uma geladeira (G), uma tomada (T) e uma lâmpada (L), conforme a figura. O eletricista deseja medir a tensão elétrica aplicada à geladeira, a corrente total e a corrente na lâmpada.
Para isso, ele dispõe de um voltímetro (V) e dois amperímetros (A).
Para realizar essas medidas, o esquema da ligação dessas instrumentos está representado em:
Para que o voltímetro faça a leitura correta este deve ser colocado em paralelo aos pontos aos quais se quer saber a diferença de potencial (voltagem).
No caso do amperímetro, este deve ser colocado em série no local onde se deseja encontrar a intensidade da corrente elétrica. Neste caso, o voltímetro deve ser ligado em paralelo à geladeira, conectado entre fase e um neutro. O amperímetro para medir a corrente elétrica da lâmpada deve ser ligado em série com a lâmpada e para medir a corrente total deve ser ligado em série ao circuito.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgenes em cloroplastos, em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizada para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores.
Considerando a estratégia metodológica descrita, qual organela celular poderia ser utilizada para inserção de transgenes em leveduras?
Dentre a listagem de organelas, a única que contém DNA é a mitocôndria. A presença do DNA é fundamental para a produção de proteínas, já que essas são sintetizadas a partir de um RNA, e esse por sua vez é oriundo do DNA.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
No Brasil, cerca de 80% da energia elétrica advém de hidrelétricas, cuja construção implica o represamento de rios. A formação de um reservatório para esse fim, por sua vez, pode modificar a ictiofauna local. Um exemplo é o represamento do Rio Paraná, onde se observou o desaparecimento de peixes cascudos quase que simultaneamente ao aumento do número de peixes de espécies exóticas introduzidas, como o mapará e a corvina, as três espécies com nichos ecológicos semelhantes.
PETESSE, M. L., PETRERE, JR. M. Ciência Hoje. São Paulo. n. 293 v. 49 jun 2012 (adaptado).
Nessa modificação da ictiofauna, o desaparecimento de cascudos é explicado pelo(a)
Nessa região, houve a introdução de espécies de peixes exóticos como o mapará e a corvina, que possuem o mesmo nicho ecológico do cascudo. Logo, esse fato leva a um aumento da competição interespecífica, o que ocasionou o desaparecimento da espécie de cascudos.
A introdução de espécies exóticas sem o devido controle e análise de seu impacto, influencia na sobrevivência de espécies endêmicas e nativas da região.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Uma das etapas do tratamento da água é a desinfecção, sendo a cloração o método mais empregado. Esse método consiste na dissolução do gás cloro numa solução sob pressão e sua aplicação na água a ser desinfectada. As equações das reações químicas envolvidas são:
A ação desinfetante é controlada pelo ácido hipocloroso, que possui um potencial de desinfecção cerca de 80 vezes superior ao ânion hipoclorito. O pH do meio é importante, porque influencia na extensão com que o ácido hipocloroso se ioniza.
Para que a desinfecção seja mais efetiva, o pH da água a ser tratada deve estar mais próximo de
Sabendo-se que a ação desinfetante do HClO é 80 vezes maior que a do ClO⁻ (íon hipoclorito), portanto para desinfetar a água precisamos de uma concentração de HClO maior que a do íon hipoclorito.
Em soluções básicas o equilíbrio será deslocado para a direita, favorecendo o íon hipoclorito. Dessa maneira podemos descartar os valores de pH > 7 ou igual a 7.
[tex] Ka = \frac{[H_{3}O^{+}]\ \cdot\ [ClO^{-}]}{[HClO]} [tex]
[tex] \frac{ClO^{-}}{[HClO]} = \frac{Ka}{[H_{3}O^{+}]} [tex]
[tex] \frac{[ClO^{-}]}{[HClO]} = \frac{10^{-7,53}}{10^{-5}} = \frac{1}{100} [tex]
No pH igual a 5 , a concentração de HClO é aproximadamente 100 vezes maior, já no pH igual a zero, o equilíbrio estaria totalmente deslocado para a esquerda, diminuindo a concentração de HClO. Portanto o mais correto é a utilização da solução com pH igual a 5.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola mexicana. Os espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração.
Calcula-se que a velocidade de propagação dessa “onda humana” é 45km/h e que cada período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente distanciadas entre si por 80cm.
Disponível em: www.ufsm.br. Acesso em 7 dez. 2012 (adaptado)
Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de
Primeiramente, o comprimento de onda é calculado através da distância entre o primeiro e o último torcedor de cada período de oscilação. Como são 16 torcedores, são 15 espaços de distância, sendo:
λ = 15 x 0,8 m = 12 metros
Convertendo a unidade da velocidade para o SI, tem-se que:
45 km/h ÷ 3,6 = 12,5 m/s
Sendo, v = λf:
[tex] f = \frac{v}{λ} = \frac{12,5}{12} = 1,04\ hz [tex]
Assim, seu valor mais próximo é 1,0 Hz.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Para a identificação de um rapaz vítima de acidente, fragmentos de tecidos foram retirados e submetidos à extração de DNA nuclear, para comparação com o DNA disponível dos possíveis familiares (pai, avô materno, avó materna, filho e filha). Como o teste com o DNA nuclear não foi conclusivo, os peritos optaram por usar também DNA mitocondrial, para dirimir dúvidas.
Para identificar o corpo, os peritos devem verificar se há homologia entre o DNA mitocondrial do rapaz e o DNA mitocondrial do(a)
O DNA mitocondrial é umas das únicas organelas que são oriundas integralmente do lado da mãe, pois esse está presente integralmente dentro do óvulo, e como somente a parte superior do espermatozóide é que entra no óvulo, a sua mitocôndria fica de fora e não é transmitida para o embrião.
Logo, o DNA mitocondrial é oriundo da mãe e, por ventura, da avó materna.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70°C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30°C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25°C.
Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal?
Considerando o sistema termicamente isolado, temos:
[tex] Q_{(água\ 1)} + Q_{(água\ 2)} = 0 [tex]
[tex] m_{(quente)}\cdot c_{(água} \cdot (30\ -\ 70) + m_{(fria)}\cdot c_{(água} \cdot (30\ -\ 25) = 0 [tex]
[tex] \frac{ m_{(quente)}}{ m_{(fria)}} = \frac{5}{40} = \frac{1}{8} = 0,125 [tex]
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
As moléculas de nanoputianslembram figuras humanas e foram criadas para estimular o interesse de jovens na compreensão da linguagem expressa em fórmulas estruturais, muito usadas em química orgânica. Um exemplo é o NanoKid, representado na figura:
CHANTEAU, S. H. TOUR. J.M. The Journal of Organic Chemistry, v. 68, n. 23. 2003 (adaptado).
Em que parte do corpo do NanoKid existe carbono quaternário?
Carbono quaternário é o átomo de carbono que está ligado a quatro outros átomos de carbono em uma molécula. Então, podemos afirmar que a parte do corpo do NanoKid onde existe carbono quaternário são as mãos.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Uma indústria está escolhendo uma linhagem de microalgas que otimize a secreção de polímeros comestíveis, os quais são obtidos do meio de cultura de crescimento. Na figura podem ser observadas as proporções de algumas organelas presentes no citoplasma de cada linhagem.
Qual é a melhor linhagem para se conseguir maior rendimento de polímeros secretados no meio de cultura?
Como estamos interessados em um linhagem que secrete polímeros, que serão usados na alimentação, devemos observar a linhagem que possui uma grande quantidade de organelas responsáveis pelo processo de secreção celular.
Essa organela é o complexo golgiense, e, com isso, a linhagem que possui maior concentração é a I.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Em um dia sem vento, ao saltar de um avião, um paraquedista cai verticalmente até atingir a velocidade limite.
No instante em que o paraquedas é aberto (instante TA), ocorre a diminuição de sua velocidade de queda. Algum tempo após a abertura do paraquedas, ele passa a ter velocidade de queda constante, que possibilita sua aterrissagem em segurança.
Que gráfico representa a força resultante sobre o paraquedista, durante o seu movimento de queda?
Ao soltar do avião, a força resultante para baixo que atua sobre o paraquedista vai diminuindo por conta do aumento da força de resistência do ar com a velocidade, até o momento em que a força resultante seja nula e a velocidade seja constante, ocorrendo no instante TA. Nesse instante a partir do momento que o paraquedas for aberto irá surgir uma nova força resultante para cima, de modo que a velocidade irá sofrer uma redução até que seja atingido um novo valor de velocidade final (aceleração nula).
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Eu também podia decompor a água, se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força.
Lembro o prazer extraordinário que sentia ao decompor um pouco de água em uma taça para ovos quentes, vendo-a separar-se em seus elementos, o oxigênio em um eletrodo, o hidrogênio no outro. A eletricidade de uma pilha de 1 volt parecia tão fraca, e no entanto podia ser suficiente para desfazer um composto químico, a água.
SACKS, O. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química. São Paulo: Cia das Letras, 2002.
O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a separação dos elementos que compõem a água. O princípio do método apresentado é utilizado industrialmente na
O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a obtenção de O₂ e H₂ através da eletrólise da água. Dentre as alternativas, a obtenção de alumínio a partir da bauxita é o único processo industrial que utiliza a eletrólise como descreve a figura abaixo:
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
O chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar energia elétrica em energia térmica, o que possibilita a elevação da temperatura da água. Um chuveiro projetado para funcionar em 110V pode ser adaptado para funcionar em 220V, de modo a manter inalterada sua potência.
Uma das maneiras de fazer essa adaptação é trocar a resistência do chuveiro por outra, de mesmo material e com o(a)
A relação entre potência (P), diferença de potencial (U) e resistência (R) é dada por:
[tex] P = \frac{U^{2}}{R} [tex]
Como a potência deve ser mantida, tem-se que:
[tex] \frac{110^{2}}{R_{1}} = \frac{220^{2}}{R_{2}} [tex]
Logo,
[tex] R_{2} = 4R_{1} [tex]
A relação entre resistência, resistividade (ρ), comprimento do fio (L) e área da seção reta do fio (A) é dada pela 2ª Lei de Ohm:
[tex] R = ρ \cdot \frac{L}{R} [tex]
Sendo assim, para quadruplicar a resistência, o fio deveria ter um comprimento quatro vezes maior ou a área da seção reta quatro vezes menor.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Uma pessoa necessita da força de atrito em seus pés para se deslocar sobre uma superfície. Logo, uma pessoa que sobe uma rampa em linha reta será auxiliada pela força de atrito exercida pelo chão em seus pés.
Em relação ao movimento dessa pessoa, quais são a direção e o sentido da força de atrito mencionada no texto?
O movimento de uma pessoa é possível de ser realizado devido à reação da força feita pelos pés dessa pessoa na superfície. Ao aplicar uma força para trás com os pés (empurrando a superfície), a superfície reage realizando uma força para frente nos pés (3ª Lei de Newton), ambas tangentes à trajetória, isto é, paralelas à superfície.
Esta força de atrito exercida pelo chão em seus pés, portanto é paralela ao plano e no mesmo sentido do movimento.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxidorredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gár carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.
LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blucher, 1999 (adaptado).
Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de
O primeiro passo é calcular a quantidade de ferro (Fe) e de carbono (C) presente em 2,5 toneladas de ferro-gusa:
[tex] C = \frac{3,3}{100}\cdot 2500 = 82,5\ kg = 0,0825\ ton [tex]
Assim,
[tex] Fe: 2,5 - 0,0825 = 2,4175\ ton [tex]
Calcular a quantidade de carbono presente no aço doce:
(mFe)= 99,7% e (mC)=0,3%.
2,4175 ---- 99,7% Fe
x ----- 0,3% C
Calcular a massa de C transformada em CO₂:
0,0825 – 0,0073 = 0,0752 ton = 75,2 kg de C
Por fim, calcular a massa de CO₂ formada:
C + O₂ → CO₂
12 ----- 44g
75,2kg ------ Y CO₂
Y = 275,7 kg de CO₂
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Desenvolve-se um dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão, quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6A percorra uma barra condutora de comprimento L = 5cm, cujo ponto médio está preso a uma mola de constante elástica k = 5∙10⁻² N/cm. O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da posição do equilíbrio a uma velocidade média de 5 m/s e atingirá a catraca em 6 milisegundos, abrindo a porta.
A intensidade do campo magnético, para que o dispositivo funcione corretamente, é de
Primeiramente, calculamos o comprimento do segmento OC:
[tex] \overline{OC} = V_{m} \cdot Δt [tex]
[tex] \overline{OC} = 5 \cdot 6 \cdot 10^{-3}\ m [tex]
[tex] \overline{OC} = 30 \cdot 10^{-3}\ m [tex]
[tex] \overline{OC} = 3,0 \cdot 10^{-2}\ m = 3\ cm [tex]
Depois, calculamos a intensidade da força elástica:
[tex] F_{(el.)} = k \cdot x_{(máx.)} [tex]
[tex] F_{(el.)} = k \cdot \overline{OC} [tex]
[tex] F_{(el.)} = 5 \cdot 3 \cdot 10^{-2} [tex]
[tex] F_{(el.)} = 15 \cdot 10^{-2}\ N [tex]
O próximo passo é descobrir a força magnética na haste percorrida pela corrente: Usando a regra da mão direita, descobrimos que seu sentido é pela esquerda.
[tex] F_{(magnética)} = B \cdot i \cdot L [tex]
[tex] F_{(magnética)} = 6 \cdot 5 \cdot 10^{-2} [tex]
[tex] F_{(magnética)} = 30 \cdot 10^{-2} [tex]
Após atingir a posição C, devemos assumir a suposição de que as forças magnética e elástica devem equilibrar-se, o que não está explicitado no enunciado.
[tex] F_{(magnética)} = F_{(elástica)} [tex]
[tex] B \cdot 30 \cdot 10^{-2} = 15 \cdot 10^{-2} [tex]
[tex] B = \frac{15 \cdot 10^{-2} }{30 \cdot 10^{-2}} [tex]
[tex] B = 5 \cdot 10^{-1} \ T [tex]
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
As fraldas descartáveis que contêm o polímero poliacrilato de sódio (1) são mais eficientes na retenção de água que as fraldas de pano convencionais, constituídas de fibras de celulose (2).
A maior eficiência dessas fraldas descartáveis, em relação às de pano, deve-se às
O grupamento presente na molécula do polímeropoliacrilato de sódio formará uma interação do tipo íon-dipolo com a água. Sendo esta mais forte em relação às ligações de hidrogênio presentes na interação entre as hidroxilas presentes na fibra de celulose e moléculas da água.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
A contaminação pelo vírus da rubéola é especialmente preocupante em grávidas, devido à síndrome da rubéola congênita (SRC), que pode levar ao risco de aborto e malformações congênitas. Devido a campanhas de vacinação específicas, nas últimas décadas houve uma grande diminuição de casos de rubéola entre as mulheres, e, a partir de 2008, as campanhas se intensificaram e têm dado maior enfoque à vacinação de homens jovens.
BRASIL. Brasil livre de rubéola: campanha naconal de vacinação para eliminação da rubéola. Brasília: Ministério da Saúde, 2009 (adpatado).
Considerando a preocupação com a ocorrência da SRC, as campanhas passaram a dar enfoque à vacinação dos homens, porque eles
A rubéola por ser um vírus pode ser transmitida em contato com pessoas contaminadas. Como os casos de mulheres que pegam essa doença diminuiu, os esforços agora foram intensificados para os homens e jovens, que são as pessoas mais próximas a mulheres que poderiam ser contaminadas.
E, com isso, evitam a transmissão para as suas companheiras em caso delas estarem em período de gestação.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Um circuito em série é formado por uma pilha, uma lâmpada incandescente e uma chave interruptora. Ao se ligar a chave, a lâmpada acende quase instantaneamente, irradiando calor e luz. Popularmente, associa-se o fenômeno da irradiação de energia a um desgaste da corrente elétrica, ao atravessar o filamento da lâmpada, e à rapidez com que a lâmpada começa a brilhar. Essa explicação está em desacordo com o modelo clássico de corrente.
De acordo com o modelo mencionado, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que e
De acordo com o modelo clássico de corrente, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito. O deslocamento dos elétrons está associado apenas à contribuição da força elétrica, já que o tempo de deslocamento das cargas elétricas possui ordem de grandeza muito maior que o tempo de colisão entre os elétrons.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Estudos de fluxo de energia em ecossistemas demonstram que a alta produtividade nos manguezais está diretamente relacionada as taxas de produção primária líquida e a rápida reciclagem dos nutrientes. Como exemplo de seres vivos encontrados nesse ambiente, temos: aves, caranguejos, insetos, peixes e algas.
Dos grupos de seres vivos citados, as que contribuem diretamente para a manutenção dessa produtividade no referido ecossistema são
As algas são os principais organismos relacionados à produtividade primária líquida em um ambiente aquático.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Entre as substâncias usadas para o tratamento de água está o sulfato de alumínio que, em meio alcalino, forma partículas em suspensão na água, às quais as impuzeras presentes no meio se aderem.
O método de separação comumente usado para retirar o sulfato de alumínio com as impurezas aderidas é a
A flotação consiste em separar líquidos de sólidos com nuvens de microbolhas de ar que arrastam as impurezas em suspensão para a superfície facilitando a remoção. Quando adicionamos Sulfato de Alumínio em meio básico, ocorre a formação do Hidróxido de Alumínio formando partículas em suspensão na água, as quais as impurezas presentes no meio aderem facilitando a sua remoção. Este processo é chamado de floculação. Sendo este o método de separação comumente usado para separar o hidróxido de alumínio (não o sulfato de alumínio como afirma o texto) com as impurezas aderidas, da água, permitindo assim uma decantação mais rápida.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Em um piano, o Dó central e a próxima nota Dó (Dó maior) apresentam sons parecidos, mas não idênticos. É possível utilizar programas computacionais para expressar o formato dessas ondas sonoras em cada uma das situações como apresentado nas figuras, em que estão indicados intervalos de tempo idênticos (T).
A razão entre as frequências do Dó central e do Dó maior é de:
Conceitualmente, a frequência é a razão entre o número de ciclos efetuados por uma onda e o tempo de execução desses ciclos. Pela figura, percebe-se que para o mesmo tempo T, a onda sonora do Dó central executa 1 ciclo, enquanto no Dó maior são executados 2 ciclos. Sendo assim, a frequência do Dó central é igual a [tex] \frac{1}{2}[tex] da frequência do Dó maior.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Medir temperatura é fundamental em muitas aplicações, e apresentar a leitura em mostradores digitais é bastante prático. O seu funcionamento é baseado na correspondência entre valores de temperatura e de diferença de potencial elétrico. Por exemplo, podemos usar o circuito elétrico apresentado, no qual o elemento sensor de temperatura ocupa um dos braços do circuito (RS) e a dependência da resistência com a temperatura é conhecida.
Para um valor de temperatura em que RS = 100 Ω, a leitura apresentada pelo voltímetro será de
A corrente elétrica sai do gerador e percorre o fio até chegar ao primeiro nó (ponto A), no qual sofre divisão. Parte da corrente ([tex] i_{1}[tex]) vai para o resistor de 470 Ω, chegando ao ponto B, seguindo para o resistor Rs de 100 Ω até o ponto C, enquanto a outra ([tex]i_{2}[tex]) vai para o outro resistor de 470 Ω, chegando ao ponto D, seguindo para o resistor de 120 Ω até o ponto C.
Como U = Ri (lei de Ohm) e a diferença de potencial (U) entre os pontos A e C é igual a ddp do circuito (10V),
[tex] U_{(ABC)} = R_{(ABC)} \cdot i_{1} [tex]
[tex] 10 = 470 \cdot 100\cdot i_{1} [tex]
[tex] i_{1} = \frac{10}{570} = \frac{1}{57}\ A [tex]
Já no trecho ADC:
[tex] U_{(ADC)} = R_{(ADC)} \cdot i_{2} [tex]
[tex] 10 = 470 \cdot 120\cdot i_{2} [tex]
[tex] i_{2} = \frac{10}{590} = \frac{1}{59}\ A [tex]
Observando o segmento BC e utilizando a lei de Ohm, tem-se que:
[tex]V_{B} - V_{C} = R_{BC} \cdot i_{1} [tex]
[tex] V_{C} = 0 (ligado\ à\ Terra) [tex]
[tex] V_{B} = 100 \cdot \frac{1}{57} \cong 1,75 [tex]
No trecho DC:
[tex] V_{D} - V_{C} = R_{DC} \cdot i_{2} [tex]
[tex] V_{D} = 120 \cdot \frac{1}{59} \cong 2,03 [tex]
A indicação do voltímetro é a diferença de potencial entre B e D.
[tex]V_{B} – V_{D} [tex] = 1,75 V – 2,03 V = – 0,28V (aproximadamente 0,3V).
Como o sinal positivo do voltímetro está para o lado do ponto B e o negativo para o ponto D, a ddp indicada é de VB – VD = – 0,3 V.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Apesar de belos e impressionantes, corais exóticos encontrados na Ilha Grande podem ser uma ameaça ao equilíbrio dos ecossistemas do litoral do Rio de Janeiro.
Originários do Oceano Pacífico, esses organismos foram trazidos por plataformas de petróleo e outras embarcações, provavelmente na década de 1980, e disputam com as espécies nativas elementos primordiais para a sobrevivência, como espaço e alimento.
Organismos invasores são a segunda maior causa de perda de biodiversidade, superados somente pela destruição direta de hábitats pela ação do homem. As populações de espécies invasoras crescem indefinidamente e ocupam o espaço de organismos nativos.
LEVY, I. Disponível em http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 5 dez. 2011 (adaptado).
As populações de espécies invasoras crescem bastante por terem a vantagem de
Espécies exóticas introduzidas em um ambiente estabilizado causam grandes prejuízos às espécies nativas, pois competem por espaço e alimento, e não têm os problemas das espécies nativas , como a presença de predadores naturais, doenças e parasitas, que servem como controle populacional desses organismos.
Sem isso, essas espécies invasoras crescem desenfreadamente.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Química Verde pode ser definida como a criação, o desenvolvimento e a aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao ambiente. Sabe-se que algumas fontes energéticas desenvolvidas pelo homem exercem, ou tem potencial para exercer, em algum nível, impactos ambientais negativos.
CORREA. A. G.; ZUIN, V. G. (Orgs.). Química Verde: fundamentos e aplicações. São Carlos. EduFSCar, 2009.
À luz da Química Verde, métodos devem ser desenvolvidos para eliminar ou reduzir a poluição do ar causada especialmente pelas
Segundo o enunciado, a Química Verde busca reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias nocivas à saúde humana. Embora existam grandes impactos ambientais causados pelas usinas hidrelétricas e geotérmicas, elas não ferem as normas da Química Verde citados no texto. Porém, termoelétricas geram energia a partir de reações químicas de combustão, o que faz com que elas emitam grandes quantidades de óxidos gasosos na atmosfera, que podem ser nocivos à saúde humana.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.
A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de
Um dos principais fatores que contribuem para a interferência de ondas eletromagnéticas é a proximidade de frequências entre as ondas emitidas. É o caso de aparelhos eletrônicos, principalmente, os celulares e os aparelhos de rádio comunicação dos pilotos e, para que não haja interferência entre as ondas e um possível acidente, aqueles aparelhos devem ser desligados durante a viagem.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
As serpentes que habitam regiões de seca podem ficar em jejum por um longo período de tempo devido à escassez de alimento. Assim, a sobrevivência desses predadores está relacionada ao aproveitamento máximo dos nutrientes obtidos com a presa capturada. De acordo com essa situação, essas serpentes apresentam alterações morfológicas e fisiológicas, como a aumento das vilosidades intestinais e a intensificação da irrigação sanguínea na porção interna dessas estruturas.
A função do aumento das vilosidades intestinais para essas serpentes é maximizar o(a)
As vilosidades intestinais são dobras da parede interno do intestino com a função de aumentar a absorção dos nutrientes após a digestão. Nesse caso, quanto maior a quantidade de dobras, mais nutrientes a cobra absorve, logo ela consegue ficar em um período de jejum mais prolongado.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
O uso de embalagens plásticas descartáveis vem crescendo em todo o mundo, juntamente com o problema ambiental gerado por seu descarte inapropriado. O politereftalato de etileno (PET), cuja estrutura é mostrada tem sido muito utilizado na indústria de refrigerantes e pode ser reciclado e reutilizado. Uma das opções possíveis envolve a produção de matérias-primas, como o etilenoglicol (1,2-etanodiol), a partir de objetos compostos de PET pós-consumo.
Disponível em: www.abipet.org.br. Acesso em 27 fev. 2012 (adaptado).
Com base nas informações do texto, uma alternativa para a obtenção de etilenoglicol a partir do PET é a
Geralmente, a hidrólise de um éster forma um ácido carboxílico e um álcool sendo a única possibilidade de obtenção do etilenoglicol a partir do PET. Como mostram as reações abaixo:
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Plantas terrestres que ainda estão em fase de crescimento fixam grandes quantidades de CO₂, utilizando-o para formar novas moléculas orgânicas, e liberam grande quantidade de O₂. No entanto, em florestas maduras, cujas árvores já atingiram o equilíbrio, o consumo de O₂ pela respiração tende a igualar sua produção pela fotossíntese.
A morte natural de árvores nessas florestas afeta temporariamente a concentração de O₂ e de CO₂ próximo à superfície do solo onde elas caíram.
A concentração de O₂ próximo ao solo, no local da queda, será
A queda e, consequentemente a morte da árvore acarreta o aumento de animais decompositores próximo a sua queda. Esses animais são em sua maioria animais de respiração aeróbica, que consomem O₂ e liberam CO₂. Com isso, a concentração de CO₂ próxima ao local da queda tentará ficar menor devido à presença destes animais que estarão se alimentado da planta em decomposição.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
As fêmeas de algumas espécies de aranhas, escorpiões e de outros invertebrados predam os machos após a cópula e inseminação. Como exemplo, fêmeas canibais do inseto conhecido como louva-a-deus, Tenodera aridofolia, possuem até 63% da sua dieta composta por machos parceiros. Para as fêmeas, o canibalismo sexual pode assegurar a obtenção de nutrientes importantes na reprodução. Com esse incremento na dieta, elas geralmente produzem maior quantidade de ovos.
BORGES, J. C. Jogo mortal. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).
Apesar de ser um comportamento aparentemente desvantajoso para os machos, o canibalismo sexual evoluiu nesses táxons animais porque
Favorece o sucesso reprodutivo individual de ambos os parentais.
(ENEM 2013 - 1ª Aplicação).
Para oferecer acessibilidade aos portadores de dificuldades de locomoção, é utilizado, em ônibus e automóveis, o elevador hidráulico. Nesse dispositivo é usada uma bomba elétrica, para forçar um fluido a passar de uma tubulação estreita para outra mais larga, e dessa forma acionar um pistão que movimenta a plataforma.
Considere um elevador hidráulico cuja área da cabeça do pistão seja cinco vezes maior do que a área da tubulação que sai da bomba. Desprezando o atrito e considerando uma aceleração gravitacional de 10m/s2, deseja-se elevar uma pessoa de 65 kg em uma cadeira de rodas de 15 kg sobre a plataforma de 20 kg.
Qual deve ser a força exercida pelo motor da bomba sobre o fluido, para que o cadeirante seja elevado com velocidade constante?
Conforme dito na Lei de Pascal, os líquidos transferem integralmente a pressão que recebem, sendo assim, a pressão na bomba é igual a pressão na plataforma. Como pressão é igual à razão da força pela área, a área da plataforma é cinco vezes maior e a força feita pelo fluido (F) deve possuir mesmo módulo que a força peso do cadeirante, rodas e plataforma para que a velocidade de subida seja constante, tem-se que:
[tex] \frac{f}{A} = \frac{F}{5A} [tex]
e
F = 5f
sendo “A” a área do pistão da bomba, “f” a força que a bomba deve realizar e,
F = P = mg = (65 + 15 + 20)∙10 = 1000 N
Assim,
[tex] f = \frac{1000}{5} = 200\ N [tex]
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