Enem 2023 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Na medida em que se aumenta o comprimento do fio, a intensidade do som sendo percebido diminui, sendo um som mais "fraco". A grandeza física relacionada à intensidade, dentre as alternativas, é a amplitude da onda.

Note que altura é uma medida da frequência do som: quanto maior a altura, maior a frequência e mais agudo é o som. Como a frequência ouvida é determinada pela fonte e por uma mudança da velocidade relativa da onda em relação ao observador e/ou à fonte (efeito Doppler) - o que não é o caso -, percebe-se que a grandeza física altura não se altera.

Como o período $T$ é o inverso da frequência $f$, $T=1/f$, ele não irá mudar pelo motivo descrito no parágrafo acima. A velocidade $v$ da onda também não se altera, uma vez que ela depende do meio, que se mantém o mesmo, apenas mais longo. Como a velocidade e a frequência não mudam, consequentemente o comprimento de onda também não muda, já que $\lambda =v/f$.

Com isso, a alternativa correta é a c.

Para resolvermos esta questão, devemos lembrar da sequência ordenada das principais cores do espectro eletromagnético comumente apresentadas em aulas de física. Em ordem crescente de frequência e decrescente de comprimento de onda, temos:

• Vermelho
• Alaranjado (Laranja)
• Amarelo
• Verde
• Azul
• Anil
• Violeta

Caso consideremos o infravermelho, ele deve ser adicionado antes do vermelho na sequência acima; caso consideremos o ultravioleta, devemos adicioná-lo abaixo.

Assim, a resposta correta é violeta, alternativa a. Observe uma imagem mais completa abaixo.

A imagem acima foi traduzida livremente de https://www.britannica.com/science/electromagnetic-spectrum.

A onda descrita no enunciado é esférica, ou seja, suas frentes de onda deslocam-se formando esferas no espaço, conforme a ilustrado abaixo.

Note que cada círculo representa uma frente de onda, cuja geometria é esférica, e as setas laranjas representam a direção de propagação. Desta forma, a frente de onda que está à 10 m da fonte distribui-se em uma área esférica dada por

$A=4·\mathrm{\pi }·{\mathrm{R}}^2\Rightarrow$ $A=4·3·{10}^2$

$A=1200 {\mathrm{m}}^2$

Sendo assim, a intensidade da onda a esta distância da fonte será

$I=\frac{P}{A}\Rightarrow$

$I=\frac{2,4·{10}^{-3}}{1200}\Rightarrow$

$I=\frac{2,4·{10}^{-3}}{1,2·{10}^3}\Rightarrow$

$\boxed{\mathrm{I}=2·{10}^{-6} \mathrm{W}/{\mathrm{m}}^2}$

A eletronegatividade (χ) representa a capacidade de um átomo atrair elétrons para si mesmo em uma ligação química e, portanto, influencia a forma com a qual um átomo de um elemento se ligará a outro. A ligação iônica consiste na atração eletrostática que ocorre entre dois íons, cátion e ânion, formados pela transferência de elétrons entre um átomo de baixa eletronegatividade (tendência de ceder elétrons) e outro de alta eletronegatividade (tendência de ganhar elétrons).

Linus Pauling utilizou a diferença de eletronegatividade entre dois elementos químicos para definir o caráter iônico e covalente de compostos. Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre dois elementos, maior será a tendência de um átomo ceder elétrons para o outro.

Sabendo que a ligação iônica no grupo carboxilato se dá entre o elemento oxigênio e o cátion, então, as diferenças de eletronegatividades (Δχ) são:

$$\begin{gathered} \boxed{\mathbf{\Delta }\mathbf{\chi }{}_{\mathbf{(}\mathbf{O}\mathbf{,}\mathbf{K}\mathbf{)}}\mathbf{=}{\mathbf{\chi }}_{\mathbf{O}}\mathbf{-}{\mathbf{\chi }}_{\mathbf{K}}\mathbf{=}\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{44}\mathbf{-}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{82}\mathbf{=}\mathbf{2}\mathbf{,}\mathbf{58}} \\ \Delta {\chi }_{(O,Ca)}={\chi }_O-{\chi }_{Ca}=3,44-1,00=2,44 \\ \Delta {\chi }_{(O,Mg)}={\chi }_O-{\chi }_{Mg}=3,44-1,31=2,13 \\ \Delta {\chi }_{(O,Zn)}={\chi }_O-{\chi }_{Zn}=3,44-1,65=1,79 \\ \Delta {\chi }_{(O,Fe)}={\chi }_O-{\chi }_{Fe}=3,44-1,83=1,61 \end{gathered}$$

De acordo com os cálculos, a ligação com maior diferença de eletronegatividade ocorre entre oxigênio e potássio, logo, o elemento potássio (K) é o que resultará em uma interação de maior caráter iônico com o ânion carboxilato.

A figura abaixo ilustra um tipo de tacho para fabricação de doce de leite.

Disponível em: https://slideplayer.com.br/slide/14182964/. Por Prof. Me. Gustavo Santos de Lima, Pronatec. Modificada.

A região destaca em azul (número 5 na figura) corresponde à região por onde circular o vapor de água descrito no enunciado e as setas vermelhas correspondem ao fluxo de calor do vapor em direção ao doce de leitem em produção.

Note que o vapor entra nesta região a uma temperatura de 120 ºC e então começa a trocar calor com o sistema, incluindo o doce de leite dentro do tacho. Durante esta troca dois fenômenos ocorrem com o vapor:

1 - ele sofre uma redução de temperatura até sua temperatura de ebulição, 100ºC, fornecendo, portanto, calor sensível.

2 - ele sofre um processo de condensação, fornecendo, portanto, calor latente. 

Desta forma, concluímos que são utilizadas formas de calor sensível e calor latente do vapor de água ao doce de leite que passa pelo processo de redução.

De acordo com o texto, o alto desempenho da gasolina se deve ao elevado teor de hidrocarbonetos de cadeias ramificadas. O parâmetro que mede esse desempenho é denominado octanagem que corresponde a um índice que informa a resistência do combustível à queima espontânea dentro do motor e, consequentemente, indica a presença de compostos de cadeia ramificada na composição da gasolina.      
Assim, diz-se que quanto maior a octanagem do combustível, maior é sua qualidade.     
Dessa forma, considerando as estruturas dos compostos numerados de I a V

evidencia-se que o 2,2,4-trimetilpentano por apresentar cadeia mais ramificada é o composto que confere maior desempenho ao combustível.

Basta utilizarmos a equação de Clapeyron:

$p·V=n·R·T.$

Note que a constante dos gases ideais $R$ está em unidades de litro (volume), atm (pressão), mol (quantidade de matéria) e kelvin (temperatura). Convertendo os dados apresentados para as unidades necessárias, temos:

$$\begin{gathered} V=100 \mathrm{mL}=0,1 \mathrm{L}, \\ n=0,1 \mathrm{mol}, \\ T=650+273=923 \mathrm{K}. \end{gathered}$$

Substituindo os dados, com $R=0,082 \frac{\mathrm{L}·\mathrm{atm}}{\mathrm{mol}·\mathrm{K}}$, na equação de Clapeyron, temos:

$p·0,1=0,1·0,082·923\Rightarrow$

$p=75,686 \mathrm{atm}\Rightarrow$

$\boxed{p\approx 76 \mathrm{atm}}.$

Com isso, a alternativa correta é a c.

Sendo uma lâmpada incadescente, quando L₂ se queimar corrente elétrica deixará de circular através dela. A figura abaixo ilustra os circuitos percorridos por corrente elétrica antes (acima) e depois (abaixo) da queima de L₂.

Quando dois resistores estão associados em paralelo, a resistência equivalente da associação é menor do que a resistência de cada um individualmente. A queima de L₂ faz, portanto, a resistência elétrica do circuito aumentar, visto que a resistência R do resistor é maior do que a resistência da associação entre R e L₂ em paralelo, $R>R_2$ (porções destacadas na figura acima).

Como a resistência equivalente $R_{eq}$ do circuito total aumenta com a queima de L₂, já que o restante dos elementos está associado em série, a intensidade da corrente elétrica $i$ fornecida pelo gerador, a fonte de energia e tensão $U$, diminui, em acordo com a primeira lei de Ohm: $i=U/R_{eq}$.

Diminuindo a corrente fornecida pelo gerador, diminui a parte $i_L$ das correntes que passam pelas lâmpadas restantes, de resistências $R_L$, o que faz suas potências $P_L$ diminuírem, uma vez que $P_L=R_L·{i_L}^2$.

Portanto, a alternativa correta é a c, pois as lâmpadas irradiarão menos devido à menor potência.

A vacina de RNA mensageiro (RNAm), conhecida como a vacina da Pfizer/BioNTech, foi amplamente utilizada no Brasil, sendo um imunizante fundamental no controle da pandemia de covid-19 e redução do agravamento dos casos, bem como da mortalidade causada pela doença. O vírus SARS-CoV-2 utiliza como principal antígeno a proteína Spike, que possibilita a ligação nas células humanas e a entrada do vírus por endocitose mediada por receptor. Assim, no desenvolvimento do imunizante preventivo contra esse vírus, o RNAm viral que codifica a proteína Spike é utilizado. Esse RNAm é envolto por uma capa de lipídio, que possibilita a interação com a membrana plasmática da célula hospedeira e facilita a entrada do RNAm viral (Figura 1).

Figura 1: estrutura do SARS-CoV-2. Imagem adaptada de https://www.nature.com/articles/s41467-020-18319-6. Acesso em 12 de novembro de 2023.

No interior da célula humana, o RNAm é traduzido pelos ribossomos, o que leva a síntese da proteína Spike viral. Como consequência, as células humanas expressam fragmentos da proteína Spike na membrana plasmática e no meio extracelular desencadeiam a resposta imunológica, já que esses fragmentos são reconhecidos por células apresentadoras de antígenos, importantes agentes do sistema imune.
As células apresentadoras de antígenos desencadeiam a resposta imunológica por meio da ativação de linfócitos T e, em seguida, os linfócitos B que reconhecem o antígeno são estimulados e se diferenciam em plasmócitos, os quais produzem anticorpos contra a proteína Spike. Esse processo também leva a formação de células de memória imunológica, que são eficientes no reconhecimento do antígeno viral e possibilitam a imunidade secundária, mais rápida e eficiente, em um contato subsequente com o vírus. Assim, a vacina consiste em uma eficiente medida preventiva contra a covid-19.

a) Incorreta. A capa lipídica é uma estrutura importante para que ocorra a fusão do imunizante (capa lipídica com RNAm viral no interior) com a membrana plasmática e a entrada do RNAm no citoplasma. Os leucócitos são células de defesa que são estimuladas por meio do reconhecimento de antígenos, tais como proteínas Spike, expostos na superfície da célula por meio de complexos ligados à membrana plasmática.
b) Incorreta. O RNAm é traduzido pelos ribossomos localizados no citoplasma e codifica a proteína Spike, principal antígeno do vírus SARS-CoV-2. O RNAm não poderia atuar como sequestrador do vírus para o meio extracelular pois não desempenha essa função na célula. Além disso, como o método de vacinação é preventivo, ou seja, utilizado quando ainda não há infecção, não é esperado que o imunizante atue removendo vírus do interior da célula.  
c) Correta. O RNAm será traduzido em proteínas virais no interior da célula humana e a apresentação dos antígenos virais no meio extracelular desencadeia a resposta imunológica que possibilita a resposta imune primária, o que leva a produção de anticorpos e de células de memória imunológica. 
d) Incorreta. Como a vacina é utilizada de forma preventiva não é esperado que a célula hospedeira já tenha RNA viral do SARS-CoV-2 em seu interior. Caso a vacina fosse utilizada conjuntamente com um processo de infecção ativa pelo vírus, poderia ocorrer a tradução concomitante do RNAm vacinal e RNA viral. No entanto, não é esse o objetivo do uso do imunizante. 
e) Incorreta. O RNAm é traduzido no citoplasma e não entra no núcleo, local onde se encontra o DNA da célula humana hospedeira. Além disso, o material genético humano é formado por moléculas de DNA, sendo que só seria possível a incorporação caso esse RNAm fosse utilizado para a formação de DNA complementar (DNAc) por meio de enzimas que possibilitassem a integração do DNA viral ao DNA hospedeiro, propriedade que o SARS-CoV-2 não apresenta.

A técnica conhecida como FIV (fertilização in vitro) consiste em remover os ovócitos do ovário de uma mulher e adicioná-los a um meio de cultura em laboratório, onde eles serão combinados com espermatozoides retirados de um homem. Após a fecundação, o zigoto formado inicia o desenvolvimento embrionário e permanece no meio de cultura por 2 a 6 dias, sendo então transferido para o útero por um cateter.

Durante o processo de fecundação, duas etapas são fundamentais para que o espermatozoide consiga chegar até a membrana plasmática do gameta feminino (ovócito II): passagem pela corona radiata e reação acrossômica (figura 1).

A primeira etapa (figura 1) corresponde à passagem pela corona radiata, camada protetora formada por células foliculares que envolvem o ovócito II quando este é liberado pelo ovário durante a fecundação. As células da corona radiata são envolvidas por matriz extracelular, sendo um dos principais componentes dessa matriz o ácido hialurônico (proteoglicano). Para que o espermatozoide consiga passar por entre as células foliculares, ele libera uma enzima conhecida como hialuronidase, que é capaz de hidrolisar o proteoglicano que mantém essas células unidas. Essa enzima é liberada a partir de uma organela especializada do espermatozoide, conhecida como acrossomo. O acrossomo corresponde a um grande lisossomo, repleto de enzimas digestivas, tendo sido formado durante a espermiogênese (processo de diferenciação das espermátides) a partir do complexo golgiense.

A segunda etapa (figura 1) corresponde à reação acrossômica, processo em que todas as enzimas presentes no acrossomo, como, por exemplo, a acrosina, são liberadas sobre uma camada protetora do ovócito II, conhecida como zona pelúcida (ZP). As enzimas liberadas irão digerir a zona pelúcida, permitindo o contato entre as membranas dos gametas. Para que a reação acrossômica aconteça, glicoproteínas específicas da zona pelúcida, conhecidas como ZP3, são reconhecidas por receptores de membrana do espermatozoide.

Quando as membranas dos gametas masculino e feminino finalmente entram em contato, o reconhecimento de glicoproteínas específicas (fertilina) presentes na membrana plasmática do espermatozoide por receptores de membrana presentes na membrana plasmática do ovócito II desencadeará o processo de fusão de membranas, permitindo que o núcleo do espermatozoide entre no citoplasma do gameta feminino. A partir desse momento, os pronúcleos feminino e masculino se aproximam e o zigoto se forma, iniciando, assim, o processo de desenvolvimento embrionário.

Figura 1: processo de fecundação, mostrando a passagem pela corona radiata e a reação acrossômica. Fonte: banco de imagem.

a) Incorreta. O pronúcleo masculino somente se forma após a fusão de membranas, quando núcleo do espermatozoide entra no citoplasma do gameta feminino. Embora o coquetel de inibidores bloqueie a reação acrossômica, não havendo a formação do pronúcleo masculino, essa não é a consequência imediata da ação do coquetel.

b) Incorreta. O zigoto inicia o processo de desenvolvimento embrionário somente após a fecundação, uma vez que o núcleo diploide do novo indivíduo tenha sido formado. Embora o coquetel de inibidores bloqueie a reação acrossômica, não havendo a divisão mitótica do zigoto, essa não é a consequência imediata da ação do coquetel.

c) Incorreta. O término da segunda divisão meiótica do gameta feminino é uma consequência do processo de fecundação. Porém, a inibição da continuidade da meiose II não é a consequência imediata do coquetel de inibidores.

d) Correta. Devido à presença dos inibidores, as enzimas do acrossomo não são liberadas, impedindo a passagem do espermatozoide pela corona radiata e pela zona pelúcida. Assim sendo, não haverá a fusão de membranas e, portanto, não haverá fecundação.

e) Incorreta. A fusão das membranas dos gametas acontece após a reação acrossômica, evento que será interrompido pela presença dos inibidores no meio de cultura. Portanto, a inibição da fusão de membranas não é a consequência imediata da ação do coquetel.