(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro.
Essa diferenciação se deve principalmente ao(à)
A mesma nota musical emitida pela flauta e pelo piano, supostamente com a mesma intensidade, será diferenciada pelo timbre associado a cada som. Para cada uma dessas duas ondas sonoras, haverá uma forma da onda característica, que dependerá do número e intensidade dos harmônicos que acompanham o som fundamental.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
O formato das células de organismos pluricelulares é extremamente variado. Existem células discoides, como é o caso das hemácias, as que lembram uma estrela, como os neurônios, e ainda algumas alongadas, como as musculares.
Em um mesmo organismo, a diferenciação dessas células ocorre por
Em organismos pluricelulares, as células autossômicas possuem a mesma quantidade de DNA. Portanto, a diferenciação celular deve-se à expressão de genes específicos em diferentes tipos celulares.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Para obter a posição de um telefone celular, a polícia baseia-se em informações do tempo de resposta do aparelho em relação às torres de celular da região de onde se originou a ligação. Em uma região, um aparelho está na área de cobertura de cinco torres, conforme o esquema.
Considerando que as torres e o celular são puntiformes e que estão sobre um mesmo plano, qual o número mínimo de torres necessárias para se localizar a posição do telefone celular que originou a ligação?
Como temos o tempo de resposta do aparelho em relação à torre e sabemos que a velocidade da onda eletromagnética é constante, podemos determinar a distância do celular em relação à antena.
[tex] d = c \cdot Δt [tex]
d = distância
c = módulo da velocidade da onda eletromagnética
Δt = tempo de resposta.
Dessa maneira, sabemos que o celular se encontra em uma circunferência de raio d com centro nesta antena, portanto, em posição indeterminada.
Para duas antenas, podemos ter o seguinte esquema:
Nessa situação, ainda continuamos com uma indeterminação, pois o celular poderá estar nas posições [tex]P_{1}[tex] e [tex]P_{2}[tex].
Para, finalmente, determinarmos a posição exata do aparelho celular, iremos precisar de uma terceira antena, conforme o esquema.
Concluímos, então, que são necessários, no mínimo, 3 antenas para determinarmos a posição única P em que se encontra o aparelho celular.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico.
“O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos" — pensou.
Símbolos adotados:
Qual dos circuitos esboçados atende às exigências?
As duas tomadas devem ficar em paralelo e tal que a chave não as desligue. A lâmpada deverá estar em série com a chave e esse conjunto deverá estar em paralelo com as tomadas.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Normalmente, as células do organismo humano realizam a respiração aeróbica, na qual o consumo de uma molécula de glicose gera 38 moléculas de ATP. Contudo, em condições anaeróbicas, o consumo de uma molécula de glicose pelas células é capaz de gerar apenas duas moléculas de ATP.
Qual curva representa o perfil de consumo de glicose, para manutenção da homeostase de uma célula que inicialmente está em uma condição anaeróbica e é submetida a um aumento gradual da concentração de oxigênio?
Em condições anaeróbicas o consumo de glicose é alta porque ocorre, apenas, a produção de 2 ATP. O aumento progressivo na concentração de [tex]O_{2}[tex] reduz o consumo de glicose uma vez que a célula passa a produzir mais ATP (38 moléculas).
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Euphorbia milii é uma planta ornamental amplamente disseminada no Brasil e conhecida como coroa-de-cristo. O estudo químico do látex dessa espécie forneceu o mais potente produto natural moluscicida, a miliamina L.
MOREIRA, C. P. S.; ZANI, C. L.; ALVES, T. M. A. Atividade moluscicida do látex de Synadenium carinatum boiss. (Euphorbiaceae) sobre Biomphalaria glabrata e isolamento do constituinte majoritário. Revista Eletrônica de Farmácia, n. 3, 2010 (adaptado).
O uso desse látex em água infestada por hospedeiros intermediários tem potencial para atuar no controle da
O látex é um moluscicida, e por isso é utilizado no combate a moluscos. O Schistosoma mansoni, platelminto causador da esquistossomose, tem como hospedeiro intermediário um molusco (caramujo). Assim, o combate ao molusco é uma profilaxia de esquistossomose.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A química verde permite o desenvolvimento tecnológico com danos reduzidos ao meio ambiente, e encontrar rotas limpas tem sido um grande desafio. Considere duas rotas diferentes utilizadas para a obtenção de ácido adípico, um insumo muito importante para a indústria têxtil e de plastificantes.
LENARDÃO, E. J. et al. Green chemistry – os 12 princípios da química verde e sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa. Química Nova, n. 1, 2003 (adaptado).
Que fator contribui positivamente para que a segunda rota de síntese seja verde em comparação á primeira?
• A química verde permite o desenvolvimento tecnológico com danos reduzidos ao meio ambiente.
• Três fatores muito importantes a serem considerados são:
— Uso de fontes renováveis ou recicláveis;
— Aumento da eficiência de energia ou utilização de menos energia para produzir a mesma ou maior quantidade de produto.
— Evitar o uso de substâncias persistentes, bioacumulativas e tóxicas.
O fator que contribui positivamente para que a segunda rota de síntese, seja verde em comparação à primeira é ocorrer em um única etapa.
A temperatura necessária para a ocorrência da segunda reação é inferior, não gera subproduto tóxico e não utiliza substância corrosiva no processo.
• A redução do tempo total da reação, ocorrência de uma única etapa, é um fator importante que diferencia o primeiro processo (marrom) do segundo (verde).
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Um garoto foi à loja comprar um estilingue e encontrou dois modelos: um com borracha mais "dura" e outro com borracha mais "mole". O garoto conclui que o mais adequado seria o que proporcionasse maior alcance horizontal, D, para as mesmas condições de arremesso, quando submetidos à mesma força aplicada.
Sabe-se que a constante elástica [tex]K_{d}[tex] (do estilingue mais "duro") é o dobro da constante elástica [tex]K_{m}[tex] (do estilingue mais "mole").
A razão entre os alcances [tex] \frac{D_{d}}{D_{m}} [tex], referentes aos estilingues com borrachas "dura" e "mole", respectivamente, é igual a
Conservação da energia mecânica na transformação de energia elástica em cinética:
[tex] E_{Cinética} = E_{elástica} [tex]
[tex] \frac{m\ \cdot\ V_{0}^{2}}{2} = \frac{k\ \cdot\ x^{2}}{2} [tex] e [tex] x = \frac{F}{k} [tex]
[tex] \frac{m\ \cdot\ V_{0}^{2}}{2} = \frac{k}{2} \cdot \frac{F^{2}}{k^{2}} [tex]
[tex] V_{0}^{2} = \frac{F^{2}}{k \cdot\ m} [tex]
O alcance horizontal D é dado por:
[tex] D = \frac{V_{0}^{2}}{2} sen2θ [tex]
[tex] D = \frac{ F^{2}}{k \cdot m \cdot g} sen2θ [tex]
Para a mesma forma F e mesmas condições de lançamento de projéteis de mesma massa, o alcance D é inversasmente proporcional à constante elástica da borracha do estilingue.
[tex] K_{d} = 2K_{m} [tex]
[tex] D_{d} = \frac{1}{2}D_{m} [tex]
[tex] \frac{D_{d}}{D_{m}} = \frac{1}{2} [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d’água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental.
Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas:
Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25 °C, qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I?
Para obter a equação I, devemos inverter a equação II e manter as equações III e IV e depois somar. A constante de equilíbrio da equação I será o produto das constantes de equilíbrio.
[tex] (K = \frac{1}{K_{1}} \cdot K_{2} \cdot K_{3}) [tex]
Logo,
[tex] K = \frac{1}{K_{1}} \cdot K_{2} \cdot K_{3} [tex]
[tex] K = \frac{1}{3,0\ \cdot\ 10^{-11}} \cdot 6,0 \cdot 10^{-9} \cdot 2,5 \cdot 10^{-7} [tex]
[tex] K = 5,0 \cdot 10^{-5} [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Tanto a febre amarela quanto a dengue são doenças causadas por vírus do grupo dos arbovírus, pertencentes ao gênero Flavivirus , existindo quatro sorotipos para o vírus causador da dengue. A transmissão de ambas acontece por meio da picada de mosquitos, como o Aedes aegypti . Entretanto, embora compartilhem essas características, hoje somente existe vacina, no Brasil, para a febre amarela e nenhuma vacina efetiva para a dengue.
MINISTÉRIO DA SAÚDE. Fundação Nacional de Saúde. Dengue: Instruções para pessoal de combate ao vetor. Manual de Normas Técnicas. Disponível em: http://portal.saude.gov.br. Acesso em: 7 ago. 2012 (adaptado).
Esse fato pode ser atribuído à
A obtenção de uma vacina capaz de propiciar uma eficaz resposta imunológica, depende principalmente da ausência da variabilidade antigênica do vírus.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Uma forma de organização de um sistema biológico é a presença de sinais diversos utilizados pelos indivíduos para se comunicarem. No caso das abelhas da espécie Apis mellifera , os sinais utilizados podem ser feromônios. Para saírem e voltarem de suas colmeias, usam um feromônio que indica a trilha percorrida por elas (Composto A). Quando pressentem o perigo, expelem um feromônio de alarme (Composto B), que serve de sinal para um combate coletivo. O que diferencia cada um desses sinais utilizados pelas abelhas são as estruturas e funções orgânicas dos feromônios.
QUADROS, A. L. Os feromônios e o ensino de química. Química Nova na Escola, n. 7, maio 1998 (adaptado).
As funções orgânicas que caracterizam os feromônios de trilha e de alarme são, respectivamente,
A função orgânica que caracteriza o feromônio que indica a trilha percorrida pelas abelhas (composto A) é:
A função orgânica que caracteriza o feromônio de alarme quando pressentem o perigo (composto B) é:
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
O permanganato de potássio (KMnO₄) é um agente oxidante forte muito empregado tanto em nível laboratorial quanto industrial. Na oxidação de alcenos de cadeia normal, como o 1-fenil-propeno, ilustrado na figura, o KMnO₄ é utilizado para a produção de ácidos carboxílicos.
Os produtos obtidos na oxidação do alceno representado, em solução aquosa de KMnO₄, são:
A oxidação do composto 1-fenil-1-propeno, na presença de permanganato de potássio (KMnO4) produz ácidos carboxílicos, segundo a equação:
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
O nitrogênio é essencial para a vida e o maior reservatório global desse elemento, na forma de N2, é a atmosfera. Os principais responsáveis por sua incorporação na matéria orgânica são microrganismos fixadores de N₂, que ocorrem de forma livre ou simbiontes com plantas.
ADUAN, R. E. et al. Os grandes ciclos biogeoquímicos do planeta. Planaltina: Embrapa, 2004 (adaptado).
Animais garantem suas necessidades metabólicas desse elemento pela
O nitrogênio participa da construção de biomoléculas importantes, como as proteínas e os ácidos nucléicos. para as plantas, uma das formas de obter o nitrogênio é por meio das bactérias que vivem em simbiose nas raízes. Os animais recebem nitrogênio ao se alimentarem das plantas ou de outros animais.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante.
Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa.
O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10 °C e outra a 40 °C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16 °C.
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?
I - Cálculo da temperatura de equilíbrio térmico no momento em que as duas porções de água são misturadas.
[tex] \Sigma Q = 0 [tex]
[tex] Q_{AQ} + Q_{AF} = 0 [tex]
[tex] (m \cdot c \cdot Δθ)_{AQ} + (m \cdot c \cdot Δθ)_{AF} = 0 [tex]
[tex] \frac{2}{3}m_{C}(θ\ -\ 40) + \frac{1}{3}m_{C}( θ\ -\ 10) = 0 [tex]
[tex] 2θ\ -\ 80 + θ\ -\ 10 = 0 [tex]
[tex] θ = 30°C [tex]
II - Determinação percentual da variação relativa da temperatura depois de 6h.
[tex] V = \frac{Δθ}{θ}\ \cdot\ 100 \% = \frac{30\ -\ 16}{30}\cdot 100 \%\ \cong\ 47 \% [tex]
III - A garrafa térmica considerada deve ser classificada na categoria D, já que a variação térmica se situa entre 40% e 55%.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A cariotipagem é um método que analisa células de um indivíduo para determinar seu padrão cromossômico. Essa técnica consiste na montagem fotográfica, em sequência, dos pares de cromossomos e permite identificar um indivíduo normal (46, XX ou 46, XY) ou com alguma alteração cromossômica. A investigação do cariótipo de uma criança do sexo masculino com alterações morfológicas e comprometimento cognitivo verificou que ela apresentava fórmula cariotípica 47, XY, +18.
A alteração cromossômica da criança pode ser classificada como
O cariótipo citado apresenta uma variação no número de autossomos, que se caracteriza pela presença de um cromossomo 18 extra. É classificada como mutação numérica do tipo aneuploidia.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Durante uma expedição, um grupo de estudantes perdeu-se de seu guia. Ao longo do dia em que esse grupo estava perdido, sem água e debaixo de sol, os estudantes passaram a sentir cada vez mais sede.
Consequentemente, o sistema excretor desses indivíduos teve um acréscimo em um dos seus processos funcionais.
Nessa situação o sistema excretor dos estudantes
O sistema excretor dos estudantes aumentou a produção do ADH, hormônio anti-diurético, que elevou a reabsorção de água nos túbulos renais, produzindo uma urina com maior concentração de sais e, menor volume líquido.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A hidroponia pode ser definida como uma técnica de produção de vegetais sem necessariamente a presença de solo. Uma das formas de implementação é manter as plantas com suas raízes suspensas em meio líquido, de onde retiram os nutrientes essenciais.
Suponha que um produtor de rúcula hidropônica precise ajustar a concentração do íon nitrato (NO₃⁻) para 0,009 mol/L em um tanque de 5000 litros e, para tanto, tem em mãos uma solução comercial nutritiva de nitrato de cálcio 90 g/L. As massas molares dos elementos N, O e Ca são iguais a 14 g/mol, 16 g/mol e 40 g/mol, respectivamente.
Qual o valor mais próximo do volume da solução nutritiva, em litros, que o produtor deve adicionar ao tanque?
Dissolução do nitrato de cálcio em água:
[tex] 1\ Ca(NO_{3})_{2} → Ca^{2+}\ +\ 2\ NO_{3}^{–}[tex]
Cálculo da massa de nitrato de cálcio para produzir 0,009 mol de íons nitrato em 1 L do tanque.
Massa molar do [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex] = (40 + 2 ∙ 14 + 6 ∙ 16) g/mol = 164 g/mol
1 mol de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex] → 2 mol de [tex]NO_{3}^{–}[tex]
164 g –––––– 2 mol de [tex] NO_{3}^{–}[tex]
x ––––––––– 0,009 mol
x = 0,738 g de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex]
A massa de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex] que deve estar presente em 5 000 L do tanque é:
1 L –––––––––– 0,738 g de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex]
5 000 L –––––– y
y = 3 690 g de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex]
Como cada litro da solução nutritiva contém 90 g de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex], temos:
1 L –––––– 90 g de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex]
z ––––––– 3 690 g de [tex] Ca(NO_{3})_{2}[tex]
z = 41 L da solução nutriente
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Algumas raças de cães domésticos não conseguem copular entre si devido à grande diferença em seus tamanhos corporais. Ainda assim, tal dificuldade reprodutiva não ocasiona a formação de novas espécies (especiação).
Essa especiação não ocorre devido ao(à)
Apesar de algumas raças de cães não conseguirem copular diretamente, elas pertencem a uma mesma espécie, porque podem manter o fluxo gênico com cães pertencentes a raças com características intermediárias.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até – 198 °C.
Presente na proporção de 78% dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume 700 vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.
MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br. Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado).
No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela
No processo descrito, o excedente de energia elétrico é armazenada pela realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
Essa energia armazenada é devida ao trabalho que é realizado para liquefazer o nitrogênio. Essa energia será usada para girar as turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Alimentos em conserva são frequentemente armazenados em latas metálicas seladas, fabricadas com um material chamado folha de flandres, que consiste de uma chapa, metal brilhante e de difícil oxidação. É comum que a superfície interna seja ainda revestida por uma camada de verniz à base de epóxi, embora também existam latas sem esse revestimento, apresentando uma camada de estanho mais espessa.
SANTANA, V. M. S. A leitura e a química das substâncias. Cadernos PDE. Ivaiporã: Secretaria de Estado da Educação do Paraná (SEED); Universidade Estadual de Londrina, 2010 (adaptado).
Comprar uma lata de conserva amassada no supermercado é desaconselhável porque o amassado pode
Comprar uma lata de conserva amassada no supermercado é desaconselhável porque o amassado pode romper a camada de estanho permitindo a corrosão do ferro e alterações do alimento.
[tex] Fe{(s)} → Fe^{2+} {(aq)} + 2 e^{–}[tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A bomba
reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da reação em cadeia.
ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).
Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita "em cadeia" porque na
A fissão do [tex] ^{235}U[tex] é iniciada por um nêutron, que libera um átomo de [tex]^{92}Kr[tex] e outro de [tex]^{141}Ba[tex] mais três nêutrons, além de muito energia e raios gama. Os três nêutrons iniciarão a fissão de mais três átomos de [tex]{235}^U[tex], liberando nove nêutrons, e assim sucessivamente, em uma reação em cadeia.
A equação simplificada do processo é:
[tex] _{0}^{1}n\ +\ _{92}^{235}U \Longrightarrow X + Y + \frac{2}{3} \cdot _{0}^{1}n\ +\ energia [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A palavra "biotecnologia" surgiu no século XX, quando o cientista Herbert Boyer introduziu a informação responsável pela fabricação da insulina humana em uma bactéria, para que ela passasse a produzir a substância.
Disponível em: www.brasil.gov.br. Acesso em: 28 jul. 2012 (adaptado).
As bactérias modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir insulina humana porque receberam
A identificação de determinadas sequências do DNA, responsáveis pela tradução de proteínas e pela possibilidade de contá-las e inseri-las em outro organismo, marca o início da biotecnologia, como foi o caso da produção de insulina humana a partir de bactérias geneticamente modificadas.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Será que uma miragem ajudou a fundar o Titanic?
O fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana pode fazer com que uma falsa parede de água apareça sobre o horizonte molhado. Quando as condições são favoráveis, a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima, chegando até o observador, vinda de muitos ângulos diferentes. De acordo com estudos de pesquisadores da Universidade de San Diego, uma Fata Morgana pode ter obscurecido os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic. Dessa forma, a certa distância, o horizonte verdadeiro fica encoberto por uma névoa escurecida, que se parece muito com águas calmas no escuro.
Disponível em: http://apod.nasa.gov. Acesso em: 6 set. 2012 (adaptado).
O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a
O fenômeno citado ocorre depois que a luz sofre sucessivas refrações com subsequente reflexão total. No esquema abaixo, representamos uma situação análoga à proposta.
T = temperatura (aumenta com a altitude)
n = índice absoluto de refração (diminui com a altitude)
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas:
Considere as massas molares: ZnS (97 g/mol); O₂ (32 g/mol); ZnO (81 g/mol); SO₂ (64 g/mol); CO (28 g/mol); CO₂ (44 g/mol) e Zn (65 g/mol).
Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfalerita?
Cálculo da massa de ZnS na amostra:
Cálculo da massa de Zn com rendimento de 80%:
2 mol –––––––– 2 mol (rendimento 100%)
2 mol –––––––– 0,8 × 2 mol (rendimento 80%)
2 × 97 g –––––– 0,8 × 2 × 65g
75 kg ––––––––– x
x = 40,2 kg
O valor mais próximo é 40 kg.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A figura ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d’água. Parte do feixe de luz branca incidente ① reflete na interface ar/óleo e sofre inversão de fase ②, o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe ③ incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase ④.
O observador indicado enxergará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios ② e ⑤, mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em ③ e ④ corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo.
Disponível em: http://2011.igem.org. Acesso em: 18 nov. 2014 (adaptado)
Expressa em termos do comprimento de onda (λ), a espessura mínima é igual a
Como a reflexão na interface óleo/água ocorreu sem inversão de fase (dado no texto) e a reflexão na interface ar/óleo ocorreu com inversão de fase (também dado no texto), isso implica uma defasagem de π rad entre os raios 2 e 5.
Por outro lado, há uma defasagem por diferença de caminhos entre os raios 2 e 5.
O caminho do raio que penetra no óleo, e sofre reflexão na interface óleo/água, é mais extenso de uma distância 2E.
Para que ocorra interferência construtiva (reforço), a diferença de caminhos deve provocar uma outra defasagem de π rad e, portanto:
[tex] 2E = \frac{λ}{2} \Longrightarrow E = \frac{ λ }{4} [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Um importante princípio da biologia, relacionado à transmissão de caracteres e à embriogênese humana, foi quebrado com a descoberta do microquimerismo fetal.
Microquimerismo é o nome dado ao fenômeno biológico referente a uma pequena população de células ou DNA presente em um indivíduo, mas derivada de um organismo geneticamente distinto. Investigando-se a presença do cromossomo Y, foi revelado que diversos tecidos de mulheres continham células masculinas.
A análise do histórico médico revelou uma correlação extremamente curiosa: apenas as mulheres que antes tiveram filhos homens apresentaram microquimerismo masculino. Essa correlação levou à interpretação de que existe uma troca natural entre células do feto e maternas durante a gravidez.
MUOTRI, A. Você não é só você: carregamos células maternas na maioria de nossos órgãos. Disponível em: http://g1.globo.com. Acesso em: 4 dez. 2012 (adaptado).
O princípio contestado com essa descoberta, relacionado ao desenvolvimento do corpo humano, é o de que
O princípio contestado é o de que as nossas células corporais provem de um único zigoto.
O texto revela o fato de que mulheres, que tiveram filhos homens, podem apresentar o cromossomo y em diversos tecidos.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Hipoxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio (O₂) no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal-estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar etc.) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO₂) em equilíbrio no sangue, conforme a relação:
Mal da montanha. Disponível em: www.feng.pucrs.br. Acesso em: 11 fev. 2015 (adaptado).
A alteração da concentração de hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do(a)
Quanto maior a altitude de uma região, menor é a pressão parcial de oxigênio, o ar é rarefeito e, consequentemente, a saturação da oxiemoglobina diminui, ocasionando os sintomas características da Hipóxia.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A indústria têxtil utiliza grande quantidade de corantes no processo de tingimento dos tecidos. O escurecimento das águas dos rios causado pelo despejo desses corantes pode desencadear uma série de problemas no ecossistema aquático.
Considerando esse escurecimento das águas, o impacto negativo inicial que ocorre é o(a)
O lançamento do corante na água do rio, que a escurece, impede a penetração da luz solar, inibindo a fotossíntese.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A radiação ultravioleta (UV) é dividida, de acordo com três faixas de frequência, em UV-A, UV-B e UV-C, conforme a figura.
Para selecionar um filtro solar que apresente absorção máxima na faixa UV-B, uma pessoa analisou os espectros de absorção da radiação UV de cinco filtros solares:
Considere:
velocidade da luz = 3,0 × 10⁸ m/s e 1 nm = 1,0 × 10⁻⁹ m.
O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o
I) Cálculo dos comprimentos de onda associados às frequências limítrofes do UV-B.
[tex] c = λ \cdot f → λ = \frac{c}{f} [tex]
• [tex] λ_{(mínimo)} = \frac{c}{f_{(máxima)}} = \frac{3,0\ \cdot\ 10^{8}}{1,03\ \cdot\ 10^{15}}\ m [tex]
[tex] λ_{(mínimo)} \cong 2,9 \cdot 10^{-7}\ m \cong\ 2,9 \cdot 10^{-7}\cdot 10^{9}\ nm [tex]
[tex] λ_{(mínimo)} \cong 290\ nm [tex]
• [tex] λ_{(máxima)} = \frac{c}{f_{(mínimo)}} = \frac{3,0\ \cdot\ 10^{8}}{9,34\ \cdot\ 10^{14}}\ m [tex]
[tex] λ_{(mínimo)} \cong 3,2 \cdot 10^{-7}\ m \cong\ 3,2 \cdot 10^{-7} \cdot 10^{9} [tex]
[tex] λ_{(mínimo)} \cong 320\ nm [tex]
II) Os comprimentos de onda calculados remetem, no gráfico dado, à curva correspondente ao filtro solar IV, que apresenta absorção máxima entre 290 nm e 340 nm.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Um grupo de pesquisadores desenvolveu um método simples, barato e eficaz de remoção de petróleo contaminante na água, que utiliza um plástico produzido a partir do líquido da castanha-de-caju (LCC). A composição química do LCC é muito parecida com a do petróleo e suas moléculas, por suas características, interagem formando agregados com o petróleo. Para retirar os agregados da água, os pesquisadores misturam ao LCC nanopartículas magnéticas.
KIFFER, D. Novo método para remoção de petróleo usa óleo de mamona e castanha-de-caju. Disponível em: www.faperj.br. Acesso em: 31 jul. 2012 (adaptado).
Essa técnica considera dois processos de separação de misturas, sendo eles, respectivamente,
A adição do plástico gera a floculação com o petróleo. Esse agregado (plástico + petróleo) é retirado por separação magnética, em função da interação do campo magnético externo com as nanopartículas magnéticas presentes no plástico.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A soda cáustica pode ser usada no desentupimento de encanamentos domésticos e tem, em sua composição, o hidróxido de sódio como principal componente, além de algumas impurezas. A soda normalmente é comercializada na forma sólida, mas que apresenta aspecto "derretido" quando exposta ao ar por certo período.
O fenômeno de “derretimento" decorre da
O hidróxido de sódio (NaOH) é um composto higroscópico, ou seja, possui a capacidade de reter vapor d'água da atmosfera.
A intensidade de absorção é tamanha, que se forma água líquida, a qual dissolve parcialmente o composto, gerando o aspecto derretido, mencionado no enunciado.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Em um experimento, colocou-se água até a metade da capacidade de um frasco de vidro e, em seguida, adicionaram-se três gotas de solução alcoólica de fenolftaleína. Adicionou-se bicarbonato de sódio comercial, em pequenas quantidades, até que a solução se tornasse rosa. Dentro do frasco, acendeu-se um palito de fósforo, o qual foi apagado assim que a cabeça terminou de queimar. Imediatamente, o frasco foi tampado. Em seguida, agitou-se o frasco tampado e observou-se o desaparecimento da cor rosa.
MATEUS, A. L. Química na cabeça. Belo Horizonte: UFMG, 2001 (adaptado).
A explicação para o desaparecimento da cor rosa é que, com a combustão do palito de fósforo, ocorreu o(a)
Ao adicionar fenolftaleína na solução aquosa de bicarbonato de sódio, a cor ficou rosa devido à hidrólise do [tex] NaHCO_{3} [tex] que produz meio básico.
[tex] HCO_{3}^{–} (aq) + HOH \Leftrightarrow H_{2}CO_{3} (aq) + OH^{–} (aq) [tex]
A combustão do palito de fósforo produz óxidos ácidos como [tex] CO_{2}[tex] e [tex] SO_{2}[tex].
A reação química que ocorre entre o [tex] CO_{2}[tex] e a água presente no meio pode ser representada da seguinte forma:
[tex] CO_{2} (g) + H_{2}O(l) \Leftrightarrow H_{2}CO_{3} (aq) \Leftrightarrow H^{+} (aq) + HCO_{3}^{–} (aq) [tex]
Desta forma, ocorre a formação de íons [tex] H^{+} (aq) [tex], o que resulta em um meio ácido, condição em que a fenolftaleína se torna incolor em solução aquosa.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira.
Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual.
A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o(a)
O ar confinado no interior da geladeira é resfriado a volume constante, o que produz redução na pressão desse ar.
Com isso, a pessoa, para abrir novamente a geladeira, deve exercer uma força capaz de vencer a força resultante proveniente da diferença entre as forças de pressão do ar externo e interno.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.
Disponível em: http://esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012. (adaptado).
Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:
O trabalho total realizado é medido pela variação da energia cinética do atleta:
Dados:
m = 90 kg
[tex]v_{0} = 0 [tex]
[tex]v_{f} = 12\ m/s [tex]
[tex] t = 3,78 s [tex]
[tex] τ = ? [tex]
[tex] τ_{(total)} = ΔE_{(cinética)} = \frac{mV_{f}^{2}}{2} - \frac{mV_{i}^{2}}{2} [tex]
[tex] ΔE_{(cinética)} = \frac{90\ \cdot\ 12^{2}}{2} - \frac{90\ \cdot\ 0^{0}}{2} [tex]
[tex] ΔE_{(cinética)} = 45 \cdot 144 = 6,48 \cdot 10^{3}\ J [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Hidrocarbonetos podem ser obtidos em laboratório por descarboxilação oxidativa anódica, processo conhecido como eletrossíntese de Kolbe. Essa reação é utilizada na síntese de hidrocarbonetos diversos, a partir de óleos vegetais, os quais podem ser empregados como fontes alternativas de energia, em substituição aos hidrocarbonetos fósseis. O esquema ilustra simplificadamente esse processo.
AZEVEDO, D. C.; GOULART, M. O. F. Estereosseletividade em reações eletródicas. Química Nova, n. 2, 1997 (adaptado).
Com base nesse processo, o hidrocarboneto produzido na eletrólise do ácido 3,3-dimetil-butanoico é o
De acordo com o esquema ilustrado na questão, o aluno deveria perceber que duas moléculas do ácido carboxílico perdem seus grupos carboxila, originando [tex]CO_{2}[tex], e se dimerizam:
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A definição de queimadura é bem ampla, porém basicamente, é a lesão causada pela ação direta ou indireta produzida pela transferência de calor para o corpo. A sua manifestação varia desde bolhas (flictenas) até formas mais graves, capazes de desencadear respostas sistêmicas proporcionais à gravidade da lesão e sua respectiva extensão. Muitas vezes, os primeiros socorros prestados à vítima, ao invés de ajudar, acabam agravando ainda mais a situação do paciente.
Disponível em: www.bombeiros-bm.rs.gov.br. Acesso em: 28 fev. 2012 (adaptado).
Ao se deparar com um indivíduo que sofreu queimadura com formação de flictena, o procedimento de primeiros socorros que deve ser realizado antes de encaminhar o paciente ao hospital é
Em caso de lesão causada por queimadura, deve-se preservar o tecido mais abaixo livre de contaminação e, principalmente, mantê-lo hidratado. O melhor procedimento é cobrir o ferimento com uma gaze molhada e encaminhar o acidentado ao pronto atendimento do hospital.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
As altas temperaturas de combustão e o atrito entre suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera.
Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para cumprir seu objetivo com maior eficiência?
O líquido de arrefecimento do motor deve ter alto calor específico sensível para absorver muito calor e variar pouco sua temperatura, evitando-se o risco de ocorrer-lhe a ebulição.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Pesticidas são substâncias utilizadas para promover o controle de pragas. No entanto, após sua aplicação em ambientes abertos, alguns pesticidas organoclorados são arrastados pela água até lagos e rios e, ao passar pelas guelras dos peixes, podem difundir-se para seus tecidos lipídicos e lá se acumularem.
A característica desses compostos, responsável pelo processo descrito no texto, é o(a)
Como a água é uma substância polar, as moléculas dos pesticidas não são dissolvidas, fazendo com que eles sejam "arrastados" pela água. Em seguida, as moléculas se difundem nos tecidos lipídicos, compostos de substâncias apolares. Pode-se concluir, portanto, que as moléculas dos pesticidas possuem baixa polaridade.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
A calda bordalesa é uma alternativa empregada no combate a doenças que afetam folhas de plantas. Sua produção consiste na mistura de uma solução aquosa de sulfato de cobre(II), CuSO4, com óxido de cálcio, CaO, e sua aplicação só deve ser realizada se estiver levemente básica. A avaliação rudimentar da basicidade dessa solução é realizada pela adição de três gotas sobre uma faca de ferro limpa. Após três minutos, caso surja uma mancha avermelhada no local da aplicação, afirma-se que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. O quadro apresenta os valores de potenciais padrão de redução (E°) para algumas semirreações de redução.
MOTTA, I. S. Calda bordalesa: utilidades e preparo. Dourados: Embrapa, 2008 (adaptado).
A equação química que representa a reação de formação da mancha avermelhada é:
A calda bordalesa é uma mistura aquosa de sulfato de cobre (II) com óxido de cálcio. O óxido de cálcio é um óxido básico produzindo hidróxido de cálcio em meio aquoso.
[tex] CaO + H_{2}O → Ca(OH)_{2} [tex]
Para avaliar a basicidade dessa solução adicionam-se três gotas sobre uma faca de ferra limpa. O aparecimento de uma manha avermelhada no local de aplicação na faca indica que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. A equação química que representa a reação de formação da manha avermelhada é:
[tex] 3 \underbrace{Cu^{2+} (aq)}_{oxidante} + \underbrace{2 Fe (s)}_{redutor} → \underbrace{3 Cu (s) + 2 Fe^{3+} (aq)}_{mancha\ avermelhada} [tex]
É a única reação espontânea fornecida nas alternativas, pois a diferença de potencial é maior que zero.
[tex] ΔE^{0} = E_{maior}^{0} - E_{menorr}^{0} [tex]
[tex] ΔE^{0} = + 0,34V - (-0,04V) = + 0,38V [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.
Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos?
As forças atuantes na barra são:
Para o equilíbrio rotacional em relação ao polo (O), temos:
[tex] P_{(barra)} \cdot 1u = P_{(arroz)} \cdot 3u[tex]
[tex] m_{(barra)} \cdot g = m_{(arroz)} \cdot g \cdot 3 [tex]
[tex] m_{(barra)} = 3 \cdot 5 [tex]
[tex] m_{(barra)} = 15\ kg [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Os anfíbios representam o primeiro grupo de vertebrados que, evolutivamente, conquistou o ambiente terrestre. Apesar disso, a sobrevivência do grupo ainda permanece restrita a ambientes úmidos ou aquáticos, devido à manutenção de algumas características fisiológicas relacionadas à água.
Uma das características a que o texto se refere é a
Os anfíbios se restringem aos ambientes úmidos ou aquáticos basicamente por dois motivos: a dependência da água para a reprodução, uma vez que são ovíparos e seus ovos não têm proteção nem âmnio, e o fato da pele ser muito fina (delgada) e permeável, o que a faz perder muita água para o ambiente.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ΔH₂ a variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido.
A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em CO₂ (gasoso) e H₂O (gasoso) é:
Pelo gráfico:
[tex] ΔH_{3} =\ – 18,8\ kj/g\ + 2,4\ kj/g = – 16,4\ kj/g [tex]
[tex] Bio + O_{2} (g)\ →\ CO_{2} (g) + H_{2}O (g) ΔH_{3} =\ – 16,4 kJ/g[tex]
[tex] 1\ g\ de\ bio-óleo\ ––––– – 16,4\ kJ [tex]
[tex] 5\ g\ de bio-óleo\ –––––– x [tex]
[tex] x\ =\ – 82 kJ [tex]
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Entre os anos de 1028 e 1038, Alhazen (Ibn al-Haytham; 965-1040 d.C.) escreveu sua principal obra, o Livro da Óptica, que, com base em experimentos, explicava o funcionamento da visão e outros aspectos da ótica, por exemplo, o funcionamento da câmara escura. O livro foi traduzido e incorporado aos conhecimentos científicos ocidentais pelos europeus. Na figura, retirada dessa obra, é representada a imagem invertida de edificações em um tecido utilizado como anteparo.
ZEWAIL, A. H. Micrographia of the twenty-first century: from camera obscura to 4D microscopy. Philosophical Transactions of the Royal Society A, v. 368, 2010 (adaptado).
Se fizermos uma analogia entre a ilustração e o olho humano, o tecido corresponde ao(à)
As figuras abaixo estabelecem uma analogia entre a câmara escura e o olho humano, em que o tecido correspondente à retina.
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Muitos estudos de síntese e endereçamento de proteínas utilizam aminoácidos marcados radioativamente para acompanhar as proteínas, desde fases iniciais de sua produção até seu destino final. Esses ensaios foram muito empregados para estudo e caracterização de células secretoras.
Após esses ensaios de radioatividade, qual gráfico representa a evolução temporal da produção de proteínas e sua localização em uma célula secretora?
A aplicação de aminoácidos marcados radioativamente em células secretoras de proteínas permite acompanhar essas moléculas desde sua síntese no retículo endoplasmático rugoso (5 min); o transporte e concentração no complexo golgiense (10 min) e sua embalagem em vesículas de secreção (15 min). O gráfico que mostra a evolução temporal e a localização das proteínas marcadas em uma célula secretora está relacionado na alternativa C
(ENEM 2015 - 1ª Aplicação).
Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.
Disponível em: www.physics.hku.hk. Acesso em: 3 jun. 2015.
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superficie da Terra) seja de 1 000 W/m², que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m² e rendimento de 30%.
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de
1) Cálculo da potência total:
[tex] I = \frac{Pot_{(total)}}{A} \Longrightarrow Pot_{(total)} = I \cdot A = 1000 \cdot 9 [tex]
[tex] Pot_{(total)} = 9\ 000 = 9,0 \cdot 10^{3}\ W [tex]
2) Cálculo da potência útil:
[tex] η = \frac{P_{(util.)}}{P_{(total)}} \Longrightarrow P_{(util.)} = η \cdot P_{(total)} [tex]
[tex] P_{(util.)} = 0,30 \cdot 9,0 \cdot 10^{3} = 2,7 \cdot 10^{3}\ W [tex]
3) Cálculo do trabalho realizado:
TEC: [tex] τ_{(total)} = ΔE_{(cinética)} [tex]
[tex] ΔE_{(cinética)} = \frac{m}{2}(V^{2} - V_{0}^{2}) [tex]
[tex] ΔE_{(cinética)} = \frac{200}{2}(30^{2} - 0_{0}^{2}) = 9,0 \cdot 10^{4}\ J [tex]
4) Cálculo do tempo gasto:
[tex] Pot_{util.} = \frac{τ_{(total)}}{Δt} \Longrightarrow Δt = \frac{τ_{(total)}}{ Pot_{util.}} [tex]
[tex] Δt = \frac{9,0\ \cdot\ 10^{4}}{2,7\ \cdot\ 10^{3}} = 33s [tex]
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