Enem 2023 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Questão 91 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Intensidade física da onda sonora

Na tirinha de Mauricio de Sousa, os personagens Cebolinha e Cascão fazem uma brincadeira utilizando duas latas e um barbante. Ao perceberem que o som pode ser transmitido através do barbante, resolvem alterar o comprimento do barbante para ficar cada vez mais extenso. As demais condições permaneceram inalteradas durante a brincadeira.

^{SOUSA, M. Disponível em: www.monica.com.br. Acesso em: 2 out. 2012 (adaptado).}

Na prática, à medida que se aumenta o comprimento do barbante, ocorre a redução de qual característica da onda sonora?

a)	Altura.
b)	Período.
c)	Amplitude.
d)	Velocidade.
e)	Comprimento de onda.

Resolução

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 $λ = v / f$ .

Com isso, a alternativa correta é a c.

Questão 92 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Espectro da radiação eletromagnética

Informações digitais - dados - são gravadas em discos ópticos, como CD e DVD, na forma de cavidades microscópicas. A gravação e a leitura óptica dessas informações são realizadas por um laser (fonte de luz monocromática). Quanto menores as dimensões dessas cavidades, mais dados são armazenados na mesma área do disco. O fator limitante para a leitura de dados é o espalhamento da luz pelo efeito de difração, fenômeno que ocorre quando a luz atravessa um obstáculo com dimensões da ordem de seu comprimento de onda. Essa limitação motivou o desenvolvimento de lasers com emissão em menores comprimentos de onda, possibilitando armazenar e ler dados em cavidades cada vez menores.

Em qual região espectral se situa o comprimento de onda do laser que otimiza o armazenamento e a leitura de dados em discos de uma mesma área?

a)	Violeta.
b)	Azul.
c)	Verde.
d)	Vermelho.
e)	Infravermelho.

Resolução

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.

Questão 93 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Intensidade de onda eletromagnética

O bluetooth é uma tecnologia de comunicação sem fio, de curto alcance, presente em diferentes dispositivos eletrônicos de consumo. Ela permite que aparelhos eletrônicos diferentes se conectem e troquem dados entre si. No padrão bluetooth, denominado de Classe 2, as antenas transmitem sinais de potência igual a 2,4 mW e possibilitam conectar dois dispositivos distanciados até 10 m. Considere que essas antenas se comportam como fontes puntiformes que emitem ondas eletromagnéticas esféricas e que a intensidade do sinal é calculada pela potência por unidade de área. Considere 3 como valor aproximado para $π$ .

Para que o sinal de bluetooth seja detectado pelas antenas, o valor mínimo de sua intensidade, em $\frac{W}{m^{2}}$ , é mais próximo de

a)	$2, 0 \times 10^{- 6}$ .
b)	$2, 0 \times 10^{- 5}$ .
c)	$2, 4 \times 10^{- 6}$ .
d)	$2, 4 \times 10^{- 3}$ .
e)	$2, 4 \times 10^{- 1}$ .

Resolução

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

$A = 4 \cdot π \cdot R^{2} \Rightarrow$ $A = 4 \cdot 3 \cdot 10^{2}$

$A = 1200 m^{2}$

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

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

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

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

$I = 2 \cdot 10^{- 6} W / m^{2}$

Questão 94 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Ligação Iônica Propriedades periódicas

Os solos amazônicos, ricos em silicato, não são apropriados para o cultivo por serem incapazes de reter nutrientes. Contudo, descobertas arqueológicas têm demonstrado que os antigos habitantes da Amazônia dominavam a técnica de preparo de um insumo agrícola natural, denominado terra preta. Esse insumo era constituído principalmente de uma espécie de biocarvão (biochar) obtido da queima de matéria orgânica, como troncos de árvores, pedaços de ossos e esterco, capaz de manter um solo fértil por anos.

Admite-se que o efeito do biocarvão na fertil ização do solo estava, em parte, relacionado à presença de grupos orgânicos do tipo carboxilato em sua superfície, carregados negativamente ( $- C O O^{-}$ ). Esses grupos atraem íons positivos necessários como nutrientes, tais quais os provenientes do potássio (K), do cálcio (Ca) e do magnésio (Mg), além de micronutrientes, como zinco (Zn) e ferro (Fe). Essa ligação no solo fertilizado é predominantemente iônica, conforme ilustra a figura, em que Mⁿ⁺ representa os cátions metálicos. De acordo com a escala de Pauling, a eletronegatividade do elemento oxigênio é igual a 3,44.

O quadro apresenta os valores de eletronegatividade desses cinco elementos metálicos.

^{MICHALOVIC, M. Ancient Soil Chemists of the Amazon. ChemMatters, fev. 2009 (adaptado).}

O cátion que resultará em uma interação de maior caráter iônico com o ânion carboxilato será aquele proveniente do elemento

a)	potássio.
b)	cálcio.
c)	magnésio.
d)	zinco.
e)	ferro.

Resolução

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:

$Δ χ_{(O, K)} = χ_{O} - χ_{K} = 3, 44 - 0, 82 = 2, 58 Δ χ_{(O, C a)} = χ_{O} - χ_{C a} = 3, 44 - 1, 00 = 2, 44 Δ χ_{(O, M g)} = χ_{O} - χ_{M g} = 3, 44 - 1, 31 = 2, 13 Δ χ_{(O, Z n)} = χ_{O} - χ_{Z n} = 3, 44 - 1, 65 = 1, 79 Δ χ_{(O, F e)} = χ_{O} - χ_{F e} = 3, 44 - 1, 83 = 1, 61$

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.

Questão 95 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Calor Específico Latente na Calorimetria Calor Específico

Em uma indústria alimentícia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto.

No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente

a)	somente do calor latente de vaporização.
b)	somente do calor latente de condensação.
c)	do calor sensível e do calor latente de vaporização.
d)	do calor sensível e do calor latente de condensação.
e)	do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.

Resolução

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.

Questão 96 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Petróleo (Química)

A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos de cadeias saturadas contendo de 8 a 12 átomos de carbono. Além disso, a gasolina de alto desempenho deve conter elevados teores de hidrocarbonetos de cadeias ramificadas, de forma a resistir à compressão e entrar em ignição apenas quando a vela aciona uma centelha elétrica no motor. No quadro, estão apresentados compostos que podem ser utilizados como combustíveis.

Entre esses compostos, aquele que conferirá maior desempenho como combustível é o

a)	I.
b)	II.
c)	III.
d)	IV.
e)	V.

Resolução

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.

Questão 97 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Equações de Clapeyron (Física)

De acordo com a Constituição Federal, é competência dos municípios o gerenciamento dos serviços de limpeza e coleta dos resíduos urbanos (lixo). No entanto, há relatos de que parte desse lixo acaba sendo incinerado, liberando substâncias tóxicas para o ambiente e causando acidentes por explosões, principalmente quando ocorre a incineração de frascos de aerossóis (por exemplo: desodorantes, inseticidas e repelentes). A temperatura elevada provoca a vaporização de todo o conteúdo dentro desse tipo de frasco, aumentando a pressão em seu interior até culminar na explosão da embalagem.

^{ZVEIBIL, V. Z. et ai. Cartilha de limpeza urbana. Disponível em: www.ibam.org.br. Acesso em: 6 jul. 2015 (adaptado).}

Suponha um frasco metálico de um aerossol de capacidade igual a 100 ml, contendo 0,1 moi de produtos gasosos à temperatura de $650^{ο} C$ , no momento da explosão

Considere: $R = 0, 082 \frac{L \cdot a t m}{m o l \cdot K}$

A pressão, em atm, dentro do frasco, no momento da explosão, é mais próxima de

a)	756.
b)	533.
c)	76.
d)	53.
e)	13.

Resolução

Basta utilizarmos a equação de Clapeyron:

$p \cdot V = n \cdot R \cdot T .$

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:

$V = 100 mL = 0, 1 L, n = 0, 1 mol, T = 650 + 273 = 923 K .$

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

$p \cdot 0, 1 = 0, 1 \cdot 0, 082 \cdot 923 \Rightarrow$

$p = 75, 686 atm \Rightarrow$

$p \approx 76 atm .$

Com isso, a alternativa correta é a c.

Questão 98 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Associação de Resistores

O circuito com três lâmpadas incandescentes idênticas, representado na figura, consiste em uma associação mista de resistores. Cada lâmpada (L₁, L₂ e L₃) é associada, em paralelo, a um resistor de resistência R, formando um conjunto. Esses conjuntos são associados em série, tendo todas as lâmpadas o mesmo brilho quando ligadas à fonte de energia. Após vários dias em uso, apenas a lâmpada L₂ queima, enquanto as demais permanecem acesas.

Em relação à situação em que todas as lâmpadas funcionam, após a queima de L₂ , os brilhos das lâmpadas serão

a)	os mesmos.
b)	mais intensos.
c)	menos intensos.
d)	menos intensos para L₁ e o mesmo para L₂.
e)	mais intensos para L₁ e menos intenso para L₃.

Resolução

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 $R_{e q}$ 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: $i = U / R_{e q}$ .

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 $P_{L} = R_{L} \cdot {i_{L}}^{2}$ .

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

Questão 99 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Vacinas Gênicas Respostas específicas (Imunologia)

A tecnologia de vacinas de RNA mensageiro (RNAm) é investigada há anos. Avanços científicos em genética molecular permitiram desenvolver uma vacina para controle da pandemia da covid-19 causada pelo vírus de RNA SARS-CoV-2. A vacina de RNAm tem sequências de genes do vírus. Entretanto, por ser muito instável, o RNAm deve ser recoberto por uma capa de lipídios que evita sua degradação e favorece sua ação. Dessa forma, o RNAm desempenhará sua função específica atuando no mesmo compartimento celular de sempre.

^{Disponivel em: https://sbim.org.br. Acesso em: 29 nov. 2021 (adaptado).}

A imunização produzida por esse tipo de vacina é alcançada por meio da

a)	estimulação de leucócitos induzida pela capa lipídica contendo RNAm.
b)	atuação do RNAm como sequestrador do vírus para o meio extracelular
c)	tradução do RNAm em proteína viral, desencadeando a resposta antigênica.
d)	competição entre o RNAm vacinal e o RNA viral pelos sítios dos ribossomos.
e)	incorporação do RNAm viral ao genoma do hospedeiro, gerando novo fenótipo.

Resolução

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).