PROSEF 2022.1 — Processo Seletivo Formativo · Prova de Conhecimentos Gerais Contemporâneos · Física Q20, Q24 e Q25 · 35 questões objetivas · aplicada em 05/12/2021.
Gabarito preliminar (Tipo 1): Q20 C · Q24 C · Q25 D, conforme divulgado pela Bahiana em 05/12/2021.
Q20
Termologia — Gases — Gás Ideal em Cilindro Fechado
Figura: cilindro metálico de $40\text{ L}$, a temperatura de $27\ ^\circ\text{C}$.
O gás oxigênio, $\text{O}_2(g)$, utilizado por pacientes com dificuldades respiratórias e comercializados em cilindros metálicos como o mostrado na figura, pode ser obtido a partir da destilação fracionada do ar atmosférico liquefeito após a retirada de poluentes e microrganismos patogênicos.
Com base nas informações e admitindo-se que a pressão, dentro do cilindro metálico que contém o oxigênio se comportando como um gás ideal, equivale a $100\text{ atm}$, é correto afirmar:
A)O aumento da temperatura ambiente de $27\ ^\circ\text{C}$ para $54\ ^\circ\text{C}$ duplica a valor da pressão do gás no cilindro metálico.
B)A pressão exercida pelo oxigênio, dentro do recipiente, independe da energia cinética das moléculas desse gás.
C)O valor da massa de oxigênio, $\text{O}_2(g)$, contida no cilindro metálico, a $27\ ^\circ\text{C}$ e $100\text{ atm}$, é de, aproximadamente, $5\text{ kg}$.
D)A destilação fracionada do ar atmosférico liquefeito para a obtenção do oxigênio é um processo exotérmico.
E)O volume ocupado pelo oxigênio, dentro do recipiente metálico fechado, depende da temperatura e da pressão do ambiente.
Gabarito:
C
Resolução
Na equação de estado $pV=nRT$, com $T=27+273=300\text{ K}$, $R=0{,}082\ \dfrac{\text{atm}\cdot\text{L}}{\text{mol}\cdot\text{K}}$, $p=100\text{ atm}$ e $V=40\text{ L}$:
As demais afirmações não se sustentam: ao passar de $27\ ^\circ\text{C}$ para $54\ ^\circ\text{C}$ a temperatura absoluta vai de $300\text{ K}$ para $327\text{ K}$ (aumento de cerca de $9\%$, e não de $100\%$); a pressão do gás é consequência dos choques das moléculas e depende de sua energia cinética; a destilação fracionada do ar liquefeito envolve vaporização dos componentes, processo endotérmico; e, em um recipiente rígido e fechado, o volume do gás é o do próprio cilindro, $40\text{ L}$.
Q24
Eletricidade — Eletrostática — Carga Positiva Abandonada em Campo Elétrico Uniforme
Os aceleradores de partículas com cargas têm muitas aplicações na área da saúde, como os utilizados nos exames com raio-X. É possível acelerar uma partícula com carga, colocando a mesma em região onde há campo elétrico. O controle da distância a ser percorrida pela partícula e da intensidade do campo ao qual ela está submetida, ditam a energia que se quer atingir.
Considere uma partícula carregada positivamente sendo abandonada, a partir do repouso, em uma região onde existe um campo elétrico uniforme. Com base nos seus conhecimentos de Física, é correto afirmar:
A)A partícula tende a ganhar velocidade no sentido oposto à linha de campo elétrico.
B)A partícula se move no sentindo de aumento da energia potencial elétrica.
C)A partícula aumenta sua energia cinética enquanto se move no sentindo da linha de campo elétrico.
D)O movimento acelerado da partícula se dá sobre uma superfície equipotencial.
E)A energia cinética da partícula é constante enquanto ela percorre a linha de campo elétrico.
Gabarito:
C
Resolução
Sobre uma carga positiva, a força elétrica $\vec F=q\vec E$ tem o mesmo sentido do campo $\vec E$. Abandonada do repouso, a partícula é acelerada no sentido das linhas de campo.
O trabalho dessa força é positivo, logo a energia cinética aumenta; como a energia mecânica se conserva, a energia potencial elétrica diminui. As linhas de campo são perpendiculares às superfícies equipotenciais; ao se deslocar ao longo da linha, a partícula atravessa superfícies de potencial decrescente, e não se move sobre uma delas.
Q25
Termologia — Calorimetria — Calor Latente e Potência de uma Usina Termelétrica
Com a crise hídrica no Brasil em 2021, há maior demanda de produção de energia elétrica em usinas termelétricas. Um exemplo é a usina de Itaqui, no Maranhão, que produz energia a uma taxa de $360\text{ MW}$, a partir da queima de carvão mineral. O consequente aquecimento vaporiza água e o vapor, em alta pressão, move as pás da turbina do gerador.
Considere que na caldeira da usina há água pura, ao nível do mar, a $100\ ^\circ\text{C}$, e que o calor de vaporização da água vale $2{,}25\text{ kJ/g}$. Se apenas $50\%$ da energia necessária para vaporizar a água, a partir das condições mencionadas, é convertida em energia elétrica, a massa de água vaporizada em $2{,}25$ minutos é de
A)$3{,}6$ toneladas.
B)$7{,}2$ toneladas.
C)$21{,}6$ toneladas.
D)$43{,}2$ toneladas.
E)$64{,}8$ toneladas.
Gabarito:
D
Resolução
Em $\Delta t=2{,}25\text{ min}=135\text{ s}$, a energia elétrica produzida é
