Escrito por Lucas Praça, Jailson Henrique, Caio Yamashita, Guilherme Lins e Alexandre Monte
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Problema 1
Princípios de incêndio são normalmente combatidos com o uso de um extintor. Trata-se de um equipamento de segurança móvel (comumente um cilindro que pode ser transportado nas mãos) que visa apagar, ou extinguir, a chama em questão. A chama nada mais é que um fenômeno físico-químico que depende de alguns fatores e componentes para que possa se manter (veja figura abaixo). Assim, os extintores disponíveis visam remover ou reduzir a influência de um desses componentes.
Como as chamas podem ser causadas por diversos fatores, há extintores destinados a cada uma das situações possíveis. Um extintor contendo água e um gás propelente (auxilia a ejeção do agente extintor), por exemplo, é indicado para incêndios de classe ‘A’ (madeiras, papéis e derivados), mas não pode ser utilizado em incêndios de classe ‘B’ (líquidos inflamáveis) e ‘C’ (equipamentos elétricos). Na tabela abaixo, são apresentados os principais agentes extintores utilizados, além de sua devida aplicação.
No que se refere ao Pó BC, também conhecido como pó químico, trata-se de bicarbonato de sódio (NaHCO3) ou potássio (KHCO3). Extintores contendo esse pó, são baseados na decomposição térmica do bicarbonato e costumam apresentar dióxido de carbono como agente propelente. Utilizando-se das informações fornecidas, responda às questões abaixo.
a) Quais fatores influenciam a quantidade de dióxido de carbono que pode ser adicionada a um extintor? Considere também o estado de agregação do dióxido de carbono para sua resposta.
b) Como age o CO2 para conter um incêndio?
c) Como age o ‘Pó BC’ para conter a chama? Apresente uma equação de reação que justifique sua resposta.
Química do cotidiano
a) A quantidade de CO2 que pode ser armazenada em um extintor depende do volume interno do extintor, da temperatura do gás e do cilindro e da pressão utilizada. Com o aumento da pressão, o CO2 pode ser convertido em um líquido no interior do cilindro. A proximidade das partículas em um líquido, permite que este ocupe menor espaço, possibilitando que maior massa de CO2 seja introduzida no interior do extintor.
b) Como visualizado na primeira imagem apresentada na questão, para que haja chama, há necessidade de alguns fatores. Ao direcionar CO2 à chama, esse se expande com o calor e expulsa o oxigênio presente. Em resumo, remove o comburente que está próximo à chama e auxilia na redução da temperatura.
c) O bicarbonato de sódio, ao entrar em contato com a chama, sofre decomposição térmica. É o mesmo componente presente em fermentos químicos utilizados em pães e bolos. Com a decomposição térmica, ocorre a formação de CO2 + H2O, o que possibilita expulsar o oxigênio próximo à chama. A equação da reação apresentada abaixo pode ser usada para representar o processo.
2NaHCO3(s) —> Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)
Em resumo, além de reduzir a temperatura, o pó químico expulsa por expansão térmica o oxigênio necessário para manter a chama.
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Problema 2
Em julho de 2024, resíduos aquosos oriundos de uma empresa atingiram o leito do Rio Piracicaba, em São Paulo, levando à morte mais de 50 toneladas de peixes. Dentre as espécies de peixes mortos, encontravam-se peixes de escama, como o Dourado, o Curimbatá, o Lambari, além de peixes de couro, como Jurupensém, Mandi, Pintado, etc. A vazão de água do Rio Piracicaba, no período, foi estimada em mais de 
. Mesmo com toda essa vazão, o rio não foi capaz de neutralizar os efeitos do resíduo e impedir a morte dos animais. Assim, concluiu-se no relatório da CETESB que, além de ter alta capacidade poluidora, o volume do descarte tenha sido elevado. Dois dos parâmetros usados para avaliação da qualidade da água do rio foram monitorados pela CETESB ao longo do mês de julho. Os dados são
apresentados nas figuras abaixo.
Utilizando-se das informações fornecidas, responda às questões abaixo.
a) Sobre o gráfico que apresenta dados de pH, indique a fórmula molecular de três substâncias que poderiam ter causado a alteração brusca indicada no gráfico. Explique como essas substâncias agem sobre o parâmetro em questão.
b) Um dos resíduos sólidos, também oriundo desse tipo de empresa que causou o incidente, é rico em óxidos de cálcio, potássio e magnésio. Caso o líquido que atingiu o rio fosse tratado com a adição desses óxidos, poderia ter, ainda que parcialmente, seu efeito sobre a água do rio reduzido? Indique sobre qual parâmetro apresentado no gráfico esses compostos atuam e justifique sua resposta apresentando também equações de reações químicas.
Ácidos e óxidos
a) É observado que houve uma queda brusca no pH em um momento. Qualquer ácido poderia ser citado nessa questão. Os ácidos em água ionizam H+, aumentando sua concentração, consequentemente baixando o pH. Bons exemplos são o H2SO4, o HNO3 e o HCl.
b) Quando em contato com água, óxidos de metais alcalinos e alcalinos terrosos sofrem hidrólise. Com isso, liberam para o meio hidroxilas, o que resulta em aumento do pH do líquido. Ou seja, estes óxidos agem sobre o pH do líquido em questão. Como podem aumentar o valor de pH, poderiam ser usados para corrigir este parâmetro no resíduo. Se o resíduo tivesse tido seu valor de pH ajustado para 7 com o uso de óxidos, não teria causado redução do pH do rio. Ou seja, teria reduzido o efeito do resíduo sobre a qualidade da água do rio. As equações abaixo podem ser usadas para representar a ação dos óxidos.
Hidrólise:
CaO(s) + H2O(l) —> Ca2+(aq) + 2OH–(aq)
MgO(s) + H2O(l) —> Mg2+(aq) + 2OH–(aq)
Na2O(s) + H2O(l) —> 2Na+(aq) + 2OH–(aq)
Neutralização do pH:
OH–(aq) + 2H+(aq) —> H2O(l)
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Problema 3
Leia o texto a seguir.
No século XIV, durante a Baixa Idade Média, surgiram as corporações de ofícios, remanescentes das guildas, que apresentavam uma estrutura mais moderna, tendo em vista a necessidade de controlar a produção, diante do aumento da população. Manteve-se uma organização semelhante que, por sua vez, reunia várias pessoas de um mesmo ofício. Essas corporações tinham uma organização hierarquizada, sendo controladas pelos mestres-artesãos, que eram os proprietários das oficinas, das ferramentas, das matérias-primas e do conhecimento técnico necessário à produção. Abaixo do mestre vinham os companheiros ou oficiais jornaleiros, trabalhadores
especializados, com ganhos estipulados pelo mestre. Por fim, vinham os aprendizes, que, em troca do trabalho, recebiam alimentação, alojamento, vestuário e o aprendizado que lhes possibilitaria eventualmente se transformar em oficiais e, mediante autorização da corporação do seu ofício, em mestres.
Fonte: CESCON, J. P. Ensinamentos e aprendizados nas corporações de ofício em Portugal entre os séculos XVI e XIX na produção azulejar. Revista de História, v. 9, n. 23. jan.-abr. 2017 (adaptada).
A partir do texto e de seus conhecimentos,
a) Explique a relação entre o surgimento das corporações de ofícios e o contexto socioeconômico do século XIV.
b) Identifique as consequências da atuação de organizações comerciais, como as corporações de ofícios, na estrutura política e econômica da Europa medieval.
História Medieval, Baixa Idade Média
a) As corporações de ofício surgem no contexto da Baixa Idade Média, um período de transformações marcado pelo declínio do sistema feudal, renascimento urbano europeu (representado pelo surgimento dos burgos), aumento da produtividade conforme surgiam novas técnicas e tecnologias e intensificação das trocas comerciais, motivada, entre outros fatores, pela abertura de novas rotas de comércio devido às Cruzadas.
b) A atuação das corporações de ofício ao surgimento de uma proto-burguesia ou das bases do que viria ser a burguesia moderna, apoio à implementação de poder centralizador que se sobrepusesse aos poderes locais e impusesse normas e facilitasse o comércio, expansão do trabalho remunerado e do trabalho artesão livre em detrimento ao campesinato feudal, baseado na servidão, surgimento da possibilidade de mobilidade social, mesmo que ainda limitada, nas figuras dos oficiais ou aprendizes que ascendiam no interior das corporações, crescimento da economia monetizada comercial e a possibilidade de lucros individuais, embora limitados
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Problema 4
Observe a tirinha a seguir:
A partir da tirinha, responda:
a) Quais conteúdos históricos são imprescindíveis para entender o humor da tirinha? Discorra sobre o tema.
b) Situe, historicamente, a disseminação dos números arábicos no Ocidente.
Sistemas de numeração
a) O personagem que representa os romanos dá a resposta correta, o número 5, que se escreve como V em números romanos, como resultado da equação. No entanto, na leitura dos números arábicos, o professor lê o V como 2. Gerando assim o humor, que está na confusão entre o numeral arábico e romano. Os números são criações humanas, e nem sempre as civilizações utilizaram a mesma forma de numeração. Utilizamos hoje os números arábicos, porém os romanos tinham um sistema de numeração diferente do arábico, mas que ainda hoje é utilizado para séculos, horário, relógios, seriação.
b) A dinâmica do Mar Mediterrâneo no período medieval, a partir da expansão do islamismo no século VII, os árabes como agentes históricos responsáveis pela disseminação dos números arábicos. Reconhecer também a influência indiana na formulação dos algarismos arábicos, registros históricos apontam que foi na Alta Idade Média que, por meio da Itália, tem-se os primeiros indícios de usos dos algarismos arábicos, fruto de trocas culturais entre diferentes povos no período medieval.
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Problema 5
O fato de o nosso Sol e as estrelas terem composições semelhantes e serem constituídos majoritariamente por hidrogênio e hélio foi demonstrado pela primeira vez em uma brilhante tese em 1925 de Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979), a primeira mulher a obter o título de Doutora em Astronomia, nos Estados Unidos.
Antes do trabalho de Payne-Gaposchkin, todos presumiam que a composição do Sol e das estrelas seria muito semelhante à da Terra. Três anos depois da sua tese, outros estudos provaram, sem sombra de dúvida, que a enorme abundância de hidrogênio e hélio no Sol era real. Vamos supor, para facilitar as contas, que o Sol seja composto apenas por hidrogênio (92,0%) e
hélio (8,0%).
Sabendo que a massa atômica do hidrogênio e do hélio valem, respectivamente, 1 u e 4 u, calcule a contribuição percentual para a massa total do Sol
a) do hidrogênio
b) do hélio
Regra de três
Definindo uma unidade arbitrária de massa (UM), podemos dizer o seguinte:
Haverá 
de hidrogênio e 
de hélio, logo, no total serão 
.
a) 92 de 124 é aproximadamente 74,2%.
b) 32 de 124 é aproximadamente 25,8%.
a) 74,2%
b) 25,8%
Problema 6
Segundo a União Astronômica Internacional (UAI), qualquer objeto do Sistema Solar que não se enquadre na definição de planeta ou planeta anão e que não seja um satélite natural é considerado um Corpo Menor do Sistema Solar. Os asteroides se encaixam nessa situação.
Asteroides são corpos celestes rochosos que realizam órbita em torno do Sol. Formados a partir de materiais que remontam ao princípio do Sistema Solar, os asteroides estão localizados, em sua maioria, entre as órbitas de Marte e Júpiter.
Considere que a linha imaginária entre o Sol e um asteroide descreve em 9,6 meses, entre a posição 1 e a posição 2, uma área A correspondente a 1/10 da área total encerrada na sua órbita elíptica, conforme a imagem a seguir, fora de escala.
A partir das informações oferecidas, utilize a 2ª e a 3ª Lei de Kepler para determinar:
a) o período orbital P desse asteroide.
b) o semieixo maior a de sua órbita
Leis de Kepler
a) Pela 2ª Lei de Kepler, a linha imaginária entre o Sol e um astro em órbita do próprio Sol varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais. Então, se a área A é igual a 1/10 da área total e foi percorrida em 9,6 meses, então a área total será percorrida em 10 x 9,6 meses = 96 meses = 8 anos.
b) Pela 3ª Lei de Kepler, 
para objetos do sistema solar e quando 
está em UA e 
em anos. Logo:
a) 8 anos.
b) 4 UA.
Problema 7
Ruth Nussenzweig, uma pesquisadora nascida na Áustria e que viveu no Brasil, dedicou grande parte de sua carreira ao desenvolvimento de vacinas contra a malária, uma doença negligenciada que afeta milhões de pessoas ao redor do mundo. Em suas pesquisas, ela estudou detalhadamente o ciclo de vida do Plasmodium, o parasita causador da malária, e buscou maneiras de interromper sua transmissão.
Utilizando-se das informações fornecidas e de seus conhecimentos, responda às questões abaixo.
a) Em que parte do ciclo define-se o hospedeiro definitivo? E para a febre intermitente? Responda e justifique usando A, B ou C com base na imagem.
b) Proponha duas medidas específicas para prevenir a malária em uma comunidade rural na Amazônia, região endêmica da doença.
Ciclo de vida da Malária
a) O hospedeiro definitivo é definido no ponto A, onde o mosquito Anopheles ingere os gametócitos do Plasmodium e ocorre a reprodução sexual do parasita. A febre intermitente é associada ao ponto C, onde os merozoítos são liberados na corrente sanguínea após a ruptura dos glóbulos vermelhos, desencadeando a resposta febril.
b) Respostas e termos chave possíveis:
- Mosquiteiros: distribuídos, tratados com inseticida;
- Repelentes: aplicação na pele, roupas;
- Inseticidas: pulverização, áreas residenciais, reduzir população de mosquitos;
- Controle de focos: eliminação de água parada, campanhas comunitárias, limpar valas, tratar recipientes, combate ao garimpo ilegal.
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Problema 8
O esquema a seguir apresenta o cariótipo de uma célula somática humana e, em destaque, o par de cromossomos 18, com 3 genes bialélicos, NPC1, MADH4 e FECH, em que + representa o alelo selvagem e – representa o alelo mutante. O alelo mutante de NPC1 condiciona, em dose dupla, a manifestação da doença de Niemann-Pick, o alelo mutante de MADH4, em dose única, é um dos responsáveis pela telangiectasia hemorrágica hereditária e o alelo mutante de FECH codifica, em dose dupla, uma proteína aberrante que causa protoporfiria eritropoiética.
a) Complete as tabelas abaixo com as informações corretas para o cariótipo e os genes apresentados.
b) O indivíduo com esse cariótipo apresenta alguma das doenças causadas pelos três genes? Justifique sua resposta com base no genótipo do indivíduo.
Genética Humana
a)
b) Sim, ele apresenta a telangiectasia hemorrágica hereditária, pois esta é uma doença com padrão de herança autossômica dominante e o indivíduo é heterozigoto para o gene e também manifesta a protoporfiria eritropoiética, pois é homozigoto recessivo para o gene FECH que possui padrão de herança autossômica recessiva.
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Problema 9
Um bloco de 8 kg foi abandonado em um plano inclinado de um ângulo α em relação à horizontal. Esse bloco entra em movimento enfrentando um atrito dinâmico cujo coeficiente mede 0,5. Em outra montagem, esse mesmo bloco, sobre um plano liso de mesma inclinação que o anterior, foi conectado a outro bloco de mesma massa através de um fio que tocava na periferia de uma roldana ideal.
Considerando que 
, sen α = 0,6 e cos α = 0,8, responda às perguntas abaixo sobre as montagens descritas acima.
a) Qual o módulo da aceleração do bloco na montagem sem a roldana?
b) Qual o módulo da tração na montagem com o sistema de blocos?
Plano inclinado
a)
b)
Para o corpo no plano:
Para o corpo pendurado:
Igualando as duas equações:
a) 2 m/s2
b) 64 N
Problema 10
Uma esfera oca de quartzo foi colocada em um recipiente com 448 g de etanol. A esfera tinha 160 g de massa e 200 mL de volume. Esse recipiente estava dentro de um potente congelador, a uma temperatura de -40°C. Nessa situação, a esfera e a amostra de etanol tinham 200 mL e 500 mL de volume, respectivamente. A esfera estava boiando no etanol que encontrava-se no estado líquido O conjunto foi retirado do congelador e colocado sobre uma chama cuja potência térmica é de 1 kW. Em certo momento, a esfera afunda, conforme animação abaixo.
O quartzo é conhecido pelo baixo coeficiente de dilatação. Nessa experiência, por exemplo, podemos considerar insignificante o aumento do seu volume. Já o etanol, possui um grande coeficiente de dilatação térmica: 
. Sabe-se que o calor específico do etanol é 0,6 cal/g°C e que a capacidade térmica da esfera é 31,2 cal/°C. Considere que todo o calor da chama foi transferido para o conjunto etanol/esfera, que não existiram perdas de calor para o ar e que 1,0
cal equivale a 4,0 J. Utilize as informações fornecidas e de seus conhecimentos para responder às questões abaixo.
a) Qual a temperatura final do conjunto se a chama o aqueceu durante 2 minutos?
b) A partir de que temperatura a esfera passou a afundar?
Calorimetria e dilatação
a) Calor do quartzo:
Calor do etanol:
Energia dada pela chama:
b) A esfera afundará quando a densidade do etanol e da esfera se igualarem, como o coeficiente de dilatação do quartzo é baixo, podemos dizer que sua densidade não mudará, logo:
a) 60 ºC
b) 40 ºC