ONC 2024 – Primeira Fase – Nível D

Escrito por Lucas Praça, Jailson Henrique, Caio Yamashita, Guilherme Lins, Tobias Utz, Alexandre Monte e Anna Carolina

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Problema 1

A indústria denominada de Cloro-Álcalis é responsável pela produção de produtos químicos utilizados no dia a dia, como água sanitária e hidróxido de sódio. O cloro possui uma extensa aplicabilidade na indústria. Além de estar presente na forma de hipoclorito na água sanitária é usado, por exemplo, para produção de um dos plásticos mais empregados em encanamentos (o
PVC – policloreto de vinila). Na animação abaixo é apresentado um esquema simplificado de um dos processos usados na indústria Cloro-Álcalis. Trata-se de um sistema de eletrólise em que os reservatórios em que se encontram os dois eletrodos (cátodo e ânodo) são separados por uma membrana. Esta membrana possibilita o contato elétrico entre as duas soluções por meio da passagem de cátion de um lado para outro.

Sobre o processo apresentado na animação, assinale a alternativa que apresenta os gases 1 e 2 produzidos.

a) gás 1 = Cl₂; gás 2 = H₂.

b) gás 1 = cloreto; gás 2 = sulfato.

c) gás 1 = hipoclorito; gás 2 = H₂.

d) gás 1 = NaCl; gás 2 = Na₂SO₄.

e) gás 1 = hipoclorito; gás 2 = hidróxido.

Assunto abordado

Eletrólise

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Solução

Durante a eletrólise, ocorrem as seguintes reações nos eletrodos:

No ânodo (+), ocorre a oxidação do íon cloreto (Cl⁻):

$2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$

No cátodo (−), ocorre a redução da água, produzindo gás hidrogênio (H₂) e íons hidróxido (OH⁻):

$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-$

Portanto, os gases produzidos são:

Gás 1 (ânodo) = $Cl_2$

Gás 2 (cátodo) = $H_2$

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Gabarito

item (a)

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Problema 2

Em química, é comum o uso de reações entre um ácido e uma base em procedimentos visando determinar a quantidade de uma dessas duas substâncias. Via de regra, os químicos recorrem a um procedimento denominado de titulação (vide ilustração), em que alíquotas de uma solução contendo um reagente de concentração conhecida são adicionadas sobre uma dada amostra até que a reação tenha ocorrido de forma estequiométrica. O ponto estequiométrico pode ser detectado pelo uso de indicadores químicos ou instrumentais, sendo que, ao final do processo, cálculos estequiométricos permitem conhecer a quantidade de matéria presente na amostra.

Considere que 0,959 g de HNO3 foram adicionados em um balão de 100 mL. O balão teve então seu volume completado com água purificada. A seguir, essa solução foi utilizada para titulação de uma alíquota de 25,0 mL de uma amostra aquosa contendo NaOH. O volume estequiométrico para essa titulação foi igual a 20,0 mL.

Com essas informações, assinale a alternativa que indica corretamente a concentração em g L-1 de NaOH contida na solução titulada. (Dados: H = 1,00 g mol^-1; O = 16,0 g mol^-1; N = 14,0 g mol^-1; Na = 23,0 g mol^-1)

a) 4,88

b) 9,52

c) 0,798

d) 2,35

e) 3,01

Assunto abordado

Neutralização

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Solução

Massa molar do HNO₃: $63{,}0 \, g/mol$

$[HNO_3] = \frac{n}{V} = \frac{\frac{0{,}959}{63{,}0}}{0{,}100} \approx 0{,}1522 \, mol/L$

Reação que ocorre:

$HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O$

Mols de HNO₃ usados:

$n_{HNO_3} = 0{,}1522 \times 0{,}020 = 0{,}003044 \, mol\rightarrow$

$n_{NaOH} = 0{,}003044 \, mol$

$[NaOH] = \frac{0{,}003044}{0{,}025} = 0{,}12176 \, mol/L$

Massa molar do NaOH: $40{,}0 \, g/mol$

Concentração em g/L:

$\boxed{[NaOH]_{g/L} = 0{,}12176 \times 40{,}0 \approx 4{,}880 \, g/L}$

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Gabarito

item (a)

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Problema 3

Cáries dentárias são um resultado da desmineralização dos dentes quando expostos a substâncias com caráter ácido, como o ácido lático produzido por bactérias em ambientes bucais com baixa higiene. A desmineralização do esmalte dentário pode ser representado pela equação de solubilização da hidroxiapatita, que em meio ácido é deslocada no sentido da formação de íons cálcio e fosfato:

Ca₅(PO₄)₃OH_(s) ⇌ 5Ca²⁺_(aq)+ 3PO₄³⁻_(aq) + OH⁻_(aq)

A escovação auxilia na eliminação de restos de alimentos, o que dificulta o desenvolvimento de bactérias. Adicionalmente, as pastas de dente possuem sais de flúor, sendo que a ação deste íon no equilíbrio de desmineralização pode ser representada pela seguinte equação:

5Ca²⁺_(aq) + 3PO₄³⁻_(aq) + F⁻_(aq) ⇌ Ca₅(PO₄)₃F_(s)

Neste equação, apresenta-se a formação da fluorapatita que, assim como a hidroxiapatita, pode ter sua solubilização acelerada em meio ácido. Nesse sentido e sabendo-se que a fluorapatita dificulta a formação de cáries, é esperado que essa substância apresente

a) produto de solubilidade menor que o apresentado pela hidroxiapatita.

b) capacidade de neutralizar bases menor que a hidroxiapatita.

c) constante de equilíbrio menor que a água.

d) capacidade de acidificar o ambiente bucal maior que a hidroxiapatita.

e) capacidade de neutralizar ácidos maior que a hidroxiapatita.

Assunto abordado

Solubilidade

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Solução

A substituição do OH⁻ por F⁻ torna o sal menos solúvel. Isso significa que a fluorapatita possui um produto de solubilidade menor do que o da hidroxiapatita. Quanto menor o produto de solubilidade (Kps), menor a tendência da substância se dissolver em solução aquosa.

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Gabarito

item (a)

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Problema 4

Materiais contendo carbonatos de cálcio e magnésio, como o mármore, são úteis na elaboração de obras de arte (vide figura) e também na construção civil. Para uso na agricultura, é comum uma etapa prévia de decomposição térmica deste material visando a formação de óxidos, os quais são utilizados não apenas como fonte de cálcio, mas também para alcalinizar o solo em um processo denominado de calagem.

Além de carbonatos de cálcio e magnésio, é comum a presença de substâncias termicamente estáveis nestes tipos de materiais. Assim, na figura abaixo, apresenta-se um gráfico no qual a massa de uma amostra contendo uma mistura de carbonato de cálcio e impurezas termicamente estáveis foi monitorada durante um processo de aquecimento para decomposição térmica. No gráfico, são apresentados dados de todo o processo de decomposição térmica, até que a massa do produto obtido não mais se alterou.

Sobre a amostra em questão, assinale a alternativa que apresenta a % em massa de carbonato de cálcio presente. (Dados: H = 1,00 g mol^-1; C = 12 g mol^-1; O = 16,0 g mol^-1; Ca = 40,0 g mol^-1)

a) 91

b) 85

c) 60

d) 95

e) 40

Assunto abordado

Estequiometria

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Solução

Nesta questão, foi fornecida uma amostra de 100,0 mg contendo carbonato de cálcio (CaCO₃) e impurezas. Após aquecimento para promover a decomposição térmica, a massa final foi de 60,0 mg. A perda de massa (40,0 mg) corresponde ao dióxido de carbono (CO₂) liberado na reação:

$\text{CaCO}_3(s) \rightarrow \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g)$

Massas molares:

$M(CaCO_3) = 100{,}0 \, g/mol$

$M(CO_2) = 44{,}0 \, g/mol$

A proporção estequiométrica indica que 100,0 g de CaCO₃ produzem 44,0 g de CO₂. Assim, a massa de CaCO₃ necessária para liberar 40,0 mg de CO₂ é:

$x = \frac{100{,}0 \times 40{,}0}{44{,}0} = 90{,}91 \, mg$

A porcentagem em massa de carbonato de cálcio na amostra é:

$\% CaCO_3 = \frac{90{,}91}{100{,}0} \times 100 \approx 91\%$

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Gabarito

item (a)

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Problema 5

Leia os dois textos.

Texto I
A luta contra os espanhóis foi feita, em grande parte, em busca da libertação dos americanos e não de nações específicas, as quais não existiam e nem sequer tinham denominações. Por muito tempo, algumas assembleias provinciais aceitavam membros de outros países segundo o critério de que eram nascidos na América. A difusão de instrumentos do imaginário nacional – hinos, bandeiras, romances nacionalistas – só começou a ganhar impulso décadas após o fim das lutas contra o domínio espanhol. Apesar dos territórios se estabilizarem com certa rapidez e manterem seus formatos básicos, a afirmação da autoridade dos governos centrais foi frágil, só alcançada no fim do século em alguns países.

Fonte: Fabio Muruci dos Santos. anphlac.org/

Texto II
Do ponto de vista histórico, o termo América Latina é essencialmente de origem francesa, derivado da terminologia “Amérique Latine”, sendo utilizado primeiramente por intelectuais franceses em meados do século XIX para justificar o imperialismo francês no México sob domínio de Napoleão III. No entanto, Napoleão III utilizou o termo América Latina quase quatro séculos após a descoberta das índias ocidentais como parte de um discurso “geoideológico” para uma suposta unidade linguística, cultural e racial dos povos latinos em contraposição aos germânicos, anglo-saxões e eslavos.

Fonte: SOUZA, Ailton. América Latina, conceito e identidade: algumas reflexões da história. PRACS: Revista de do Curso de Ciências Sociais da UNIFAP. Macapá, n. 4, pp. 29-39, dez. 2011.

Considerando os textos e seus conhecimentos a respeito da identidade latino-americana, escolha a alternativa correta.

a) As identidades nacionais ou regionais são construções sociais que atendem a interesses políticos e podem sofrer alterações ao longo do tempo.

b) A noção de América Latina é fruto de um projeto político estadunidense, no contexto do século XIX, com a disseminação da Doutrina Monroe.

c) Os países independentes, durante a década de 1810 a 1820, construíram identidades nacionais consolidadas, confirmadas no Congresso do Panamá.

d) O conceito de América Anglo-Saxã tem uma intenção de contraposição à América Latina, sendo utilizado pela propaganda nacionalista dos Estados Unidos.

e) A identificação entre os países colonizados por Portugal e Espanha tem como justificativa a língua, o passado escravista e a dependência do capital estrangeiro.

Assunto abordado

Construção social das nações

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Solução

Alternativa correta: a)

Texto I mostra que:

A independência não visava criar “nações” já definidas, mas foi construindo identidades nacionais com o tempo;
Símbolos nacionais (hinos, bandeiras, etc.) só ganharam força décadas depois da independência;
A formação de Estados nacionais foi lenta e com fragilidades iniciais.

Texto II reforça que:

O próprio termo “América Latina” é uma construção discursiva e política, criada por intelectuais franceses no século XIX;
Foi usado por interesses geopolíticos e ideológicos, como forma de justificar o imperialismo francês no México;
A noção de unidade latino-americana está ligada a um discurso artificial de oposição ao mundo anglo-saxão.

Ou seja, os textos convergem na ideia de que identidade nacional e regional é algo construído, não natural, e moldado por contextos e interesses políticos. Isso confirma a alternativa A.

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Gabarito

item (a)

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Problema 6

As obras pertencem ao

a) Romantismo, expressando valores burgueses da Revolução Francesa.

b) Realismo, com temas dramáticos da aristocracia Absolutista.

c) Barroco, com contraste de cores, expondo ideais Iluministas.

d) Impressionismo, pelo movimento dos personagens retratados.

e) Renascimento, encomendadas pelas elites prósperas no comércio mediterrâneo.

Assunto abordado

**assunto

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Solução

Alternativa correta: a)

A pintura pertence ao Romantismo porque apresenta forte dramatismo, emoção intensa, movimento e um tema trágico. Mostra o sofrimento humano de forma expressiva, típica desse estilo.
Ela não é do Renascimento porque não busca equilíbrio, simetria ou idealização do corpo humano.
Não é do Barroco porque, embora tenha claro-escuro e emoção, não trata de temas religiosos nem busca glorificar a fé.
Não é do Realismo porque exagera nas emoções e mostra uma cena extraordinária, não cotidiana.
E não é do Impressionismo porque tem traços bem definidos, não se preocupa com luz natural e não usa pinceladas soltas.

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Gabarito

Movimentos artísticos

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Problema 7

Petições de colonos eram frequentemente expressas em uma linguagem que considerava o rei um parente fictício. O que os colonos almejavam com tais solicitações era o reconhecimento real de seu valor, de seus serviços e sacrifícios, e tais pedidos eram feitos e concedidos em um contexto altamente pessoal da relação vassalo-soberano. No entanto, embora não fosse sempre dessa forma, havia uma insensibilidade generalizada da Coroa portuguesa em relação a esses pedidos. Logo, a máxima ironia para um país no qual o mercantilismo era central em relação às suas atitudes e políticas para o Brasil, era justamente o fato de que Portugal se mostrava incapaz de implementar tal política. Dada a natureza multicontinental e multioceânica da presença portuguesa, a realização do comércio entre colônias sem a interferência de um componente metropolitano não apenas enfraquecia as políticas mercantilistas, subtraindo de Portugal fontes fiscais em potencial, como também assegurava que os lucros permanecessem fora da metrópole, fortalecendo assim as periferias. Embora a Coroa continuasse obstinada contra a criação das universidades e do estabelecimento da imprensa no Brasil, e tentasse controlar o comércio de livros para a colônia, não conseguia conter o fluxo de ideias e de livros provenientes da Europa, como pode ser
constatado através do exame dos conteúdos das bibliotecas coloniais. Também não tinha ela poderes para sustar a participação estrangeira no comércio e no contrabando oceânico.

Fonte: RUSSEL-WOOD, J. Centro e periferia no mundo luso-brasileiro: 1500-1808. Revista Brasileira de História. São Paulo, 1998, v. 18, n. 36, p. 206. (adaptado).

O texto defende uma leitura da relação entre colônia e metrópole pautada pela

a) subversão socioeconômica, com objetivo de resistir ao controle metropolitano.

b) submissão voluntária, com o objetivo de seguir ordenamento legal de Portugal.

c) resistência militar, com o objetivo de promover a independência política.

d) liberdade intelectual, com o objetivo de exportar mão de obra especializada.

e) incentivo fiscal, com o objetivo de instaurar uma colônia de povoamento.

Assunto abordado

Relação entre colônia e metrópole no Brasil colonial

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Solução

Alternativa correta: a)

O texto mostra que os colonos buscavam, mesmo que parcialmente, resistir à política de monopólio de Portugal — isso caracteriza uma tentativa de subversão econômica ao tentar negociar com outros povos ou buscar maior autonomia.

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Gabarito

item (a)

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Problema 8

A publicação da obra “A Origem das Espécies” de Charles Darwin, baseada em uma expedição com o navio HMS Beagle, é considerada um marco na ciência do século XIX, dentre outros fatores, por

a) desassociar teorias científicas de concepções religiosas.

b) apresentar a história natural como novo campo do conhecimento.

c) restringir descobertas acadêmicas do grande público.

d) criticar a teoria da seleção natural e da sobrevivência do mais apto.

e) divulgar espécies originárias da Europa.

Assunto abordado

Ruptura com o criacionismo e influência no pensamento moderno

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Solução

Alternativa correta: a)

O livro apresenta a teoria da seleção natural como explicação para a diversidade das espécies, baseada em observações científicas e método empírico, sem recorrer a explicações religiosas.

Isso representou uma ruptura com o pensamento criacionista, predominante até então, que explicava a origem da vida com base em interpretações bíblicas.

Darwin estabeleceu uma nova forma de compreender a natureza, afastando o campo científico de dogmas religiosos — desassociando ciência e religião.

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Gabarito

item (a)

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Problema 9

Na figura a seguir, temos o esquema, fora de escala, das órbitas elípticas de um sistema estelar duplo, ou seja, onde duas estrelas estão ligadas gravitacionalmente e ambas orbitam o baricentro ou centro de massa (c.m.) do sistema, identificado pelo sinal de + na figura.

Baseado nesta figura e em seus conhecimentos, avalie as afirmações a seguir e assinale a opção correta.

I – O centro de massa do sistema está no foco comum às duas órbitas.

II – A estrela A tem mais massa que a estrela B.

III – Quando a estrela A estiver na posição 1, a estrela B estará na posição 2.

IV – Quando a estrela A estiver na posição 1, a estrela B estará na posição 3.

Está correto o que se afirma em

(a) I e IV

(b) I e III

(d) II e IV

(e) Nenhuma afirmação está correta.

Assunto abordado

Astronomia: Sistema Binários

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Solução

I. Correto, em um sistema binário, os dois corpos devem orbitar em torno do centro de massa do sistema, ao passo que também devem possuir órbitas elípticas, estando o centro de massa em um dos focos. O sistema solar é um exemplo disso, a terra na verdade não orbita o sol, mas sim o centro de massa do sistema solar, mas como a massa do sol é muito grande, o centro de massa está praticamente no sol.

II. Incorreto, perceba que a órbita de B é menor que a órbita de A. Isso implica que o centro de massa está mais próximo de B do que de A, o que significa que a massa de B é maior.

III. Incorreto, pois a reta que liga A e B sempre deve passar pelo centro de mass do sistema, o que não acontece nessa situação.

IV. Correto, nessa situação, a reta que liga A e B está passando pelo centro de massa, então está correto.

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Gabarito

item (a)

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Problema 10

O SpaceX Roadster não é um objeto celeste natural, mas sim um objeto artificial lançado pela SpaceX em fevereiro de 2018. Ele é um carro esportivo vermelho de propriedade do Diretor Executivo da SpaceX, Elon Musk, e foi lançado como uma demonstração das capacidades do lançador orbital Falcon Heavy, o foguete mais poderoso do mundo em operação.

O Roadster está numa órbita heliocêntrica que o leva ao Cinturão Principal de Asteroides e depois de volta ao Sistema Solar interior. O Roadster também carrega um manequim chamado Starman, vestido com um traje espacial, no banco do motorista.

O gráfico a seguir mostra a distância do SpaceX Roadster – Starman da Terra em função do tempo, de janeiro de 2024 a julho de 2029). No gráfico, as distâncias são medidas em Unidades Astronômicas (UA).

Baseado nos seus conhecimentos e no gráfico, assinale a opção correta.

(a) Entre dois momentos consecutivos de maior afastamento do Starman da Terra existe um período de aproximadamente 3 anos.

(b) Entre julho de 2026 e janeiro de 2027 Starman chegará mais próximo da Terra que a distância da Terra à Lua.

(d) No período em questão, Starman chegará tão distante da Terra quanto o planeta Júpiter está do Sol.

(e) Em julho de 2028 Starman estará à mesma distância da Terra do que Marte está do Sol.

Assunto abordado

Astronomia: Análise Gráfica

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Solução

a) Correto, analisando os dois picos dos gráficos, é possível perceber que eles ocorrem aproximadamento em janeiro de 2025 e em janeiro de 2028, indicando um período de 3 anos.

b) Incorreto, a menor distância entre a Terra e Starman nesse período é um pouco maior que 0,5 unidades astronômicas, que é aproximadamente 75 milhões de quilômetros, muito maior que a distância entre a Terra e a Lua, que é 384.000 km.

c) Incorreto, a maior distância atingida no período é um pouco maior que 2,5 UA, não chegando a atingir 4 U.A.

d) Incorreto, Júpiter é um planeta gasoso, então deve estar mais distante do Sol. De fato, a distância entre Sol e Júpiter é 5.2 U.A.

e) Incorreto, Marte está à 1.52 U.A do Sol, mas em julho de 2028 a distância entre Starman e Terra é 2 U.A

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Gabarito

item (a)

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Problema 11

A figura a seguir traz o gráfico da variação do número de horas de luz do dia (ou seja, o Sol acima do Horizonte) de uma região da Terra ao longo do ano. Nele podemos ver, por exemplo, que no dia 1º de setembro, nesta região, o dia terá 14,7 horas de luz.

Baseado nessa figura, assinale a opção que traz a região da Terra a que esse gráfico se refere.

(a) Entre o Polo Norte e o Círculo Polar Ártico.

(b) Entre o Círculo Polar Ártico e o Trópico de Câncer.

(d) Entre o Trópico de Capricórnio e o Círculo Polar Antártico.

(e) Entre o Polo Sul e Círculo Polar Antártico.

Assunto abordado

Astronomia de Posição

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Solução

Perceba que neste local existem dias em que o Sol está sempre acima do horizonte e dias em que ele está sempre abaixo. Esse fenômeno chama-se circumpolaridade, e para o sol, ocorre apenas em altas latitudes, a latitude mínima, em módulo, para que o fenômeno ocorra é dada por

$|\phi_{min}|=90-\delta$

Sendo $\delta$ a declinação do astro (distância do astro até o equador celeste), no caso do sol, a sua declinação possui o maior valor, em módulo, nos dias de solstício. Essa máxima declinação máxima alcançada pelo sol é justamente a inclinação do eixo de rotação da terra com respeito ao seu plano orbital $\epsilon=23,5^\circ$ . Então a mínima latítude para que o sol esteja sempre acima ou abaixo do horizonte em algum dia do ano é

$\phi_{min}=90-23,5^\circ=66,5^\circ$

Então, sabemos que o módulo da latitude é no mínimo $66.5^\circ$ , o que implica que esse local na terra está em algum dos círculos polares, para determinamos se é o ártico ou o antártico, teremos que descobrir o hemisfério. Basta perceber que o solstício de verão ocorre no meio do ano, e o de inverno no final, logo, o local está situado no hemisfério norte. Assim, o circulo polar é o ártico.

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Gabarito

item (a)

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Problema 12

Em virtude de sua alta temperatura, na ordem de 2 milhões de graus Celsius, a parte mais externa da atmosfera do Sol, chamada de Coroa Solar, é responsável pela emissão de um fluxo constante de partículas muito energéticas para todo o espaço, conhecido por Vento Solar. Essas
partículas são, em sua maioria, elétrons, prótons e partículas alfa. O Vento Solar faz com que o Sol perca massa a uma taxa de cerca de 2 milhões de toneladas/segundo (1 t = 1.000 kg).

Assinale a alternativa que traz quantos anos o Sol demora para perder a massa equivalente à massa do planeta Marte por conta do Vento Solar.

Considere a massa de Marte $M_{Marte} = 0,6 \times 10^24 \;\rm{kg}$ e $1 \;\rm{ano} = 3 \times 10^7$ segundos.

(a) 10.000.000 anos

(b) 18.000.000 anos

(d) 180.000.000 anos

(e) 1.000.000 anos

Assunto abordado

Análise Dimensional

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Solução

Podemos converter a massa de marte em toneladas

$M_{Marte}=0,6\times10^{24}\times \frac{1\;\rm{t}}{1000\;\rm{kg}}$

$M_{Marte}=0.6\times10^{21}\;\rm{t}$

Podemos agora calcular quantos segundos vai demorar para que o sol perca uma massa de marte devido aos ventos solares.

$\Delta t =0.6\times10^{21}\;\rm{t}\times \frac{1\;\rm{segundo}}{2\times10^6\;\rm{t}}$

$\Delta t=3\times10^{14}\;\rm{s}$

Convertendo de segundos para anos

$\Delta t = 3\times10^{14}\;\rm{s} \times \frac{1\;\rm{ano}}{3\times10^7\;\rm{s}}=1 \times 10^7\;\rm{anos}$

$\boxed{\Delta t= 10.000.000 \;\rm{anos}}$

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Gabarito

item (a)

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Problema 13

Observe o esquema simplificado do sistema cardiovascular humano:

Com relação a esse esquema, pode-se afirmar que

a) em 2 há o retorno do sangue venoso ao coração através das veias cavas.

b) quanto maior o diâmetro de 3, maior a resistência vascular ao fluxo sanguíneo.

c) 1 representa os pulmões, que permitem o retorno de sangue arterial ao coração.

d) 5 representa o encéfalo que recebe sangue arterial através da veia carótida.

e) 4 representa a vascularização braquial que recebe sangue arterial do coração.

Assunto abordado

Sistema circulatório

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Solução

Análise das alternativas:

a) Correta – o número 2 representa as veias cavas, responsáveis por conduzir o sangue venoso de volta ao coração.

b) Incorreta – a resistência vascular é inversamente proporcional ao diâmetro do vaso. Quanto maior o diâmetro, menor a resistência.

c) Incorreta – 4 que representa os pulmões.

d) Incorreta – o encéfalo recebe sangue arterial por artérias, não veias. A veia carótida não existe; o correto é artéria carótida.

e) Incorreta – o número 4 representa os pulmões.

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Gabarito

item (a)

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Problema 14

Os peixes da família Channichthyidae, que habitam a região da Antártida, possuem uma característica marcante: são os únicos vertebrados descritos que não expressam hemoglobina, proteína responsável pela captura e transporte de oxigênio pelo sangue, e algumas espécies também não expressam a mioglobina, proteína capaz de reter oxigênio dentro das células musculares. Pesquisadores debatem se a ausência dessa proteína possui caráter adaptativo, visto que diversas modificações presentes nestes animais em decorrência da ausência de hemoglobina incorrem em maior demanda energética em comparação com outros que possuem a proteína.

Assinale a alternativa que relaciona corretamente uma característica presente nesses peixes ou no meio que habitam com seu possível valor adaptativo.

a) Baixa disponibilidade de ferro na água – Realocação para outras moléculas essenciais ao metabolismo como na neurotransmissão.

b) Maior densidade de capilares sanguíneos – Maior pressão sanguínea nos vasos periféricos.

c) Saturação máxima de O2 dissolvido na água – Menor difusão pelas brânquias em troca por contracorrente.

d) Hemácias ausentes ou em baixas concentrações – Maior viscosidade e fluxo do sangue em águas frias (-1,5 ºC).

e) Maior volume cardíaco – Menor gasto energético com bombeamento sanguíneo.

Assunto abordado

Adaptações

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Solução

A ausência de hemoglobina pode estar relacionada à baixa concentração de ferro no ambiente antártico. Como o ferro é um elemento essencial para a formação da hemoglobina, sua escassez pode ter levado os peixes a redirecionar esse recurso limitado para outras funções metabólicas essenciais, como a produção de enzimas e neurotransmissores. Essa adaptação possibilitou a sobrevivência desses peixes mesmo em condições extremas. Portanto, a alternativa a) é a correta.

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Gabarito

item (a)

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Problema 15

O sistema endomembranar é um contínuo de organelas celulares que tem como objetivo a produção e transporte de moléculas que serão enviadas para fora da célula em que ocorreu sua produção. Em um experimento, aminoácidos foram marcados radioativamente e posteriormente foi analisada sua localização na célula ao longo do tempo. Os resultados são apresentados no gráfico a seguir.

Com base na análise deste, assinale a alternativa correta.

a) Entre 0 e 60 minutos as proteínas sintetizadas com aminoácidos radioativos estão se movendo por meio de vesículas em direção à face cis do complexo golgiense.

b) As vesículas de secreção têm origem nas cisternas do retículo endoplasmático rugoso e transportam proteínas endereçadas à membrana plasmática.

c) Entre 120 e 360 minutos as proteínas sintetizadas com aminoácidos radioativos estão se movimentando pelas cisternas em amadurecimento do complexo golgiense.

d) A fusão de vesículas de transporte com a membrana plasmática é uma rota que contribui somente para a secreção celular.

e) Entre 0 e 60 minutos as proteínas sintetizadas com aminoácidos radioativos estão se movendo por meio de vesículas em direção à face trans do complexo golgiense.

Assunto abordado

Citologia

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Solução

A alternativa a) está correta porque os primeiros sinais de radioatividade são detectados no retículo endoplasmático rugoso (RER), onde ocorre a síntese proteica. Em seguida, essas proteínas são transportadas via vesículas para a face cis do complexo golgiense, conforme indicado pelo aumento progressivo da radioatividade nessa organela durante esse intervalo de tempo.

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Gabarito

item (a)

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Problema 16

Lynn Margulis (1938 – 2011) foi uma bióloga norte-americana renomada por desenvolver a teoria da endossimbiose, que explica a origem das organelas celulares como resultado de uma simbiose entre diferentes organismos. Essa teoria revolucionou nossa compreensão sobre a evolução das células eucarióticas.

Sobre a teoria da endossimbiose e suas implicações na evolução celular, analise as afirmativas abaixo e selecione a correta.

a) As mitocôndrias e os cloroplastos originaram-se de antigas bactérias que possuíam mecanismos quimiosmóticos.

b) As mitocôndrias evoluíram de vesículas internas das células eucarióticas, sem qualquer relação com organismos procarióticos.

c) Todas as organelas celulares, incluindo o núcleo, se originaram de células eucarióticas primitivas através de processos de auto-organização interna.

d) A evolução das células eucarióticas ocorreu exclusivamente através de mutações no DNA nuclear.

e) As mitocôndrias e cloroplastos surgiram de fragmentos de DNA que se replicaram independentemente dentro das células eucarióticas.

Assunto abordado

Mitocôndrias e cloroplastos

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Solução

A alternativa correta é a a). A teoria da endossimbiose propõe que mitocôndrias e cloroplastos se originaram a partir de antigas bactérias que viviam em simbiose com células ancestrais. Essas bactérias teriam sido fagocitadas e passaram a desempenhar funções energéticas dentro da célula.

Essa teoria é reforçada pelo fato de ambas as organelas possuírem DNA próprio, membranas duplas e capacidade de autoduplicação.

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Gabarito

item (a)

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Problema 17

O nitrato de potássio é um sal branco, parecido com o cloreto de sódio (sal de cozinha). Um cientista misturou um punhado de água à última quantidade de nitrato de potássio que tinha em seu laboratório, pensando que estava usando cloreto de sódio. Quando percebeu o erro, resolveu recuperar o sal de potássio, fazendo a água vaporizar rapidamente dessa mistura que tinha 160 g. Para isso, montou o esquema representado na animação abaixo. Dessa forma, conseguiu recuperar os 10 g de nitrato de potássio que usou.

O fogareiro da montagem (bico de Bulsen) utiliza hidrogênio como combustível. Sabe-se que a reação de combustão do hidrogênio é:

2H_2(g) + O_2(g) → 2H₂O_(l) + 120 kcal

Considerando que a mistura absorveu 90% do calor produzido e que o calor latente de vaporização da água mede 540 cal/g, quantas gramas de hidrogênio foram usados para vaporizar toda a água a partir do momento que a água entrou em ebulição, quando a mistura tinha 160 g? Para responder essa pergunta, considere que a temperatura de ebulição da solução é constante.

a) 3 g

b) 2 g

c) 1 g

d) 4 g

e) 5 g

Assunto abordado

Calor latente

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Solução

Massa de água: 150 g

Calor latente de vaporização da água: 540 cal/g

Eficiência: 90%

Equação da combustão: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O + 120 kcal

$Q = m \cdot L = 150 \cdot 540 = 81000\;\rm{ cal}$

Como só 90% do calor é aproveitado:

$Q_total = 81000 / 0,9 = 90000\;\rm{cal}$

Cada 4 g de H₂ liberam 120.000 cal ⇒ 1 g libera 30.000 cal
⇒ x = 90000 / 30.000 = $\boxed{3\;\rm{g}}$

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Gabarito

item (a)

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Problema 18

A primeira ferrovia transcontinental do mundo, Pacific Railroad, foi construída nos Estados Unidos da América, entre 1863 a 1869. Com 3.072 km de extensão, entre planícies e montanhas, essa ferrovia foi considerada o maior feito tecnológico norte-americano do século XIX. A Pacific Railroad ajudou a consolidar a expansão territorial para oeste iniciada pelos EUA, no mesmo século, e desempenha até hoje um papel fundamental na logística deste país.

O desenvolvimento do uso do motor a vapor em locomotivas também colaborou para que viagens que duravam meses fossem realizadas em dias. A animação abaixo mostra o funcionamento desses motores. Nela vemos a roda sendo movida por um pistão que é impulsionado pelo vapor pressurizado oriundo da caldeira aquecida pela fornalha, onde queimava carvão ou madeira. Mesmo com o movimento de vai e vem do pistão, a roda sempre era empurrada para frente porque um engenhoso mecanismo alternava a entrada e saída do vapor, acompanhando o movimento oscilatório do pistão.

Sobre os aspectos químicos, físicos e históricos relacionados ao tema do enunciado, identifique a alternativa correta.

a) A expansão gasosa do vapor de água é responsável por transformar energia térmica em mecânica.

b) O processo contraria a segunda lei da termodinâmica na medida que diminui a desordem energética.

c) Se um trem percorresse toda a Pacific Railroad em 4 dias teria desenvolvido uma velocidade média de 72 km/h.

d) O funcionamento do motor a vapor usava água como um dos reagentes da reação de combustão.

e) As motivações que levaram à construção da Pacific Railroad tinham exclusivamente natureza tecnocientífica.

Assunto abordado

Gases

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Solução

Alternativa correta: a)

No motor a vapor, a queima do carvão aquece a água, formando vapor.
Esse vapor, ao se expandir, movimenta os pistões, convertendo energia térmica em energia mecânica.

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Gabarito

item (a)

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Problema 19

Uma lâmpada foi posta no interior de um bloco de vidro homogêneo com uma face coberta por uma película opaca. Uma fenda na película permite que a luz da lâmpada chegue em uma lente convergente. A lente foi posicionada para que a lâmpada ficasse em um dos seus focos. Um observador se aproximou desse sistema, tudo conforme figura abaixo.

Sobre os fenômenos e sistemas ópticos descritos acima, identifique a proposição correta.

a) O vértice do feixe de luz que refrata para o ar pela fenda da película localiza-se entre o foco e a lente.

b) A luz produzida pela lâmpada, quando emerge da lente, forma um feixe de luz paralelo com foco no infinito.

c) A luz produzida pela lâmpada, quando atravessa a lente, deixa de ser divergente para ser convergente.

d) Considerando que o observador vê a imagem associada à luz que emerge da lente, ele observa uma imagem real.

e) No dioptro plano vidro-ar, o feixe de luz incidente sofre convergência, dando origem a um feixe de luz menos divergente.

Assunto abordado

Óptica

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Solução

Quando a luz passar pelo vidro, pelo índice de refração do vidro ser maior do que do ar, o que acontecerá é o seguinte:

O feixe que sai do vidro é paralelo ao que entrou e se prolongarmos ele, o ponto de encontro com o eixo principal sempre estará entre o foco e a lente, logo, a alternativa a) é a correta.

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Gabarito

item (a)

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Problema 20

João tinha 80 kg e era técnico aerogerador. Ele estava consertando um aerogerador que girava com 2 rad/s e tinhas pás de 10 m. Por um descuido, escorregou e deslizou por uma das pás de um aerogerador. Como era muito forte, conseguiu se prender à ponta dela. Nessa situação, completou duas voltas, mas se soltou quando estava no ponto mais alto de sua trajetória, a 45 m do solo, conforme animação abaixo.