Resolução do Exame de Física da 12ª Classe do ano de 2021 – 1ª Chamada

Resolução do Exame de Física da 12ª Classe do ano de 2021 – 1ª Chamada

Parte 4 Questões (25 à 32)

25. Qual das propriedades é dos raios X?

A. Sofrem refracção ao passarem de um meio para outro F

B. Sofrem deflexão quando submetidos a um campo eléctrico F

C. Quanto maior é a frequência dos raios X, menor é a sua dureza

D. Provocam descargas eléctricas sobre corpos electrizados

Resolução

Os raios X são radiações electromagnéticas de elevada frequência e energia. Por isso, apresentam propriedades específicas que permitem distingui-los das partículas carregadas e de outras radiações.

Analisemos, portanto, cada alternativa:

• Alternativa A – Falsa. Os raios X podem sofrer refracção, mas o seu desvio ao passar de um meio para outro é geralmente muito pequeno, não sendo está a propriedade característica pretendida nesta questão.
• Alternativa B – Falsa. Os raios X não sofrem deflexão por acção de um campo eléctrico, porque não possuem carga eléctrica.
• Alternativa C – Falsa. Quanto maior for a frequência dos raios X, maior será a sua energia e, consequentemente, maior será a sua dureza. Portanto, a afirmação apresenta uma relação inversa incorrecta.
• Alternativa D – Verdadeira no sentido da ionização. Os raios X são capazes de ionizar o ar e outros materiais, tornando-os condutores de electricidade e favorecendo a descarga de corpos electrizados.

Portanto, os raios X podem provocar descargas eléctricas em corpos electrizados, pois ionizam o ar à sua volta, facilitando a passagem da corrente eléctrica.

Alínea D).

Leia Sobre: Resolução do Exame de Física da 12ª Classe do ano de 2021 – 1ª Chamada Parte: 3

26. A função trabalho do alumínio é de 3,5 eV. Qual é, em eV, a energia cinética de um fotoelectrão emitido se a energia dos fotões incidente for de 6,4 eV?

A. 1,3    B. 2,9     C. 5,2     D. 9,9

Resolução

Alínea B).

27. O gráfico representa a energia cinética em função da frequência incidente. Quais são, em unidades no SI, os valores indicados pelas letras K e F? (h = 6,6 ∙ 10^-34 Js)

1. 7,25 ∙ 10^-19 e 1 ∙ 10¹⁴
2. 5,53 ∙ 10^-19 e 2 ∙ 10¹⁴
3. 3,96 ∙ 10^-19 e 3 ∙ 10¹⁴
4. 2,64 ∙ 10^-19 e 4 ∙ 10¹⁴

Resolução

O ponto F está no centro entre as frequências (2 e 6) 10¹⁴ Hz, portanto o valor da letra F será:

A partir desse valor, pode-se calcular o valor da letra K dessa forma:

Alínea D).

28. As partículas γ e β são respectivamente…

A. gama e beta   

B. gama e alfa

C. beta e neutrão

D. alfa e neutrão

Resolução

As letras gregas γ e β representam, respectivamente, as radiações gama e beta.

• Radiação gama γ: é uma radiação electromagnética de elevada energia, não possui carga eléctrica nem massa de repouso.
• Radiação beta β: é constituída por partículas emitidas durante certas transformações nucleares.

Portanto, como γ corresponde à radiação gama e β corresponde à radiação beta, conclui-se que a alternativa correcta é a A.

Alínea A)

29. Dos elementos, quais são os isótopos?

A. Ar⁴⁰₁₈, O¹⁸₈, N¹⁴₇

B. C¹¹₆, C¹²₆, C¹³₆

C. Mg²⁶₁₂, K⁴⁰₁₉, Ca⁴⁰₂₀

D. N¹⁴₇, K⁴⁰₉, Ca⁴⁰₂₀

Resolução

Os isótopos são átomos do mesmo elemento químico que possuem o mesmo número atómico (Z), mas diferentes números de massa (A). Portanto, têm o mesmo número de protões, mas diferentes números de neutrões.

Matematicamente, os isótopos apresentam:

• Mesmo número atómico: Z₁ = Z₂
• Diferentes números de massa: A₁ ≠ A₂

Na alternativa B, temos os seguintes átomos de carbono:

• C¹¹₆: 6 protões e 11 – 6 = 5 neutrões.
• C¹²₆: 6 protões e 12 – 6 = 6 neutrões.
• C¹³₆: 6 protões e 13 – 6 = 7 neutrões.

Assim, os três átomos possuem o mesmo número atómico, igual a 6, mas apresentam números de massa diferentes. Consequentemente, são isótopos do carbono.

Alínea B)

Leia Sobre: Resolução do Exame de Física da 12ª Classe do ano de 2021 – 1ª época Parte: 2

30. A reacção nuclear U²³⁵₉₂ + n¹₀ → La¹⁴³₅₇ + 3(n¹₀)

A. Captura K

B. Desintegração β⁺

C. Fissão Nuclear

D. Fusão Nuclear

Resolução

A fissão nuclear é uma reacção em que um núcleo atómico pesado se divide em núcleos mais leves, libertando energia e, geralmente, neutrões.

Nesta reacção, o urânio-235 U²³⁵₉₂, que é um núcleo pesado, absorve um neutrão. Consequentemente, torna-se instável e divide-se, originando núcleos mais leves e libertando três neutrões.

Além disso, os neutrões libertados podem atingir outros núcleos de urânio-235, provocando novas fissões. Dessa forma, pode ocorrer uma reacção em cadeia.

É importante notar que a fusão nuclear, por outro lado, consiste na união de núcleos leves para formar um núcleo mais pesado.

Alínea C).

31. Das reacções abaixo, qual é a que corresponde a uma fusão nuclear?

A. Th²³²₉₀ → Rn²²⁴₈₆ + 2(He⁴₂)

B. Y²₁ + Y²₁ → Y³₂ + n¹₀ + Q

C. X²²₁₁ → e⁰₊₁ + Y²²₁₀

D. He⁴₂ + N¹⁴₇→ H¹₁ + O¹⁷₈

Resolução

A fusão nuclear é uma reacção em que dois núcleos atómicos leves se unem para formar um núcleo mais pesado, libertando energia em determinadas condições.

Analisemos, portanto, as alternativas:

• Alternativa A: ocorre uma emissão de partículas alfa (α), pois o núcleo de tório emite partículas constituídas por dois protões e dois neutrões. Logo, trata-se de uma desintegração alfa.
• Alternativa B: dois núcleos leves de deutério (Y²₁) unem-se, formando um núcleo de hélio-3 (Y³₂) e libertando um neutrão e energia (Q). Portanto, está reacção corresponde a uma fusão nuclear.
• Alternativa C: ocorre uma emissão de positrão (e⁰₊₁), uma vez que o núcleo emite uma partícula com carga positiva.
• Alternativa D: ocorre uma reacção nuclear entre hélio-4 e azoto-14, com emissão de um protão. Assim, não corresponde à reacção de fusão nuclear pretendida neste exercício.

Portanto, a alternativa B representa a fusão nuclear, porque dois núcleos leves se combinam para formar um núcleo mais pesado, libertando energia.

Alínea B).

32. Qual das seguintes Reacções nucleares representa captura electrónica?

A. Al²⁶₁₃ + e⁰_-1 → Mg²⁶₁₂

B. B¹⁰₅ + He⁴₂ → N¹³₇ + n¹₀

C. Be⁸₄ → He⁴₂ + He⁴₂

D. U²³⁸₉₂ → e⁰_-1 + Np²³⁸₉₃

Resolução

A captura electrónica é um processo nuclear em que o núcleo de um átomo captura um electrão das camadas electrónicas mais internas, geralmente da camada K. Consequentemente, um protão do núcleo combina-se com esse electrão, transformando-se num neutrão.

Este processo pode ser representado pela seguinte equação: p¹₁ + e⁰_-1 → n¹₀

Dessa forma, o número atómico diminui uma unidade, enquanto o número de massa permanece constante.

Analisemos, portanto, a alternativa A:

Al²⁶₁₃ + e⁰_-1 → Mg²⁶₁₂

• O alumínio possui número atómico 13.

• Ao capturar um electrão, um dos seus protões transforma-se num neutrão.
• Assim, o número atómico diminui de 13 para 12.
• Entretanto, o número de massa mantém-se igual a 26.

Logo, a reacção apresentada corresponde à captura electrónica.

Portanto, a alternativa A é correcta, porque o núcleo de alumínio captura um electrão e transforma-se em magnésio, mantendo o número de massa constante e diminuindo o número atómico em uma unidade.

Alínea A).

Leia Sobre: Resolução do Exame de Física da 12ª Classe do ano de 2021 – 1ª época Parte: 1