Questões de Ciências da Natureza do ENEM

    Desde eras remotas o ser humano extrai da natureza corantes, numa busca incessante pela diversidade de cores. São exemplos, o índigo, extraído da planta Indigofera tinctoria, e a brasileína, da Caesalpinia echinata (pau-brasil), entre muitos outros extraídos de vegetais. No entanto, poucas substâncias de origem animal foram utilizadas como corantes têxteis. Apesar disso, os corantes vermelhos provenientes de insetos, o quermes e a cochinilha, foram muito apreciados. Por exemplo, o Império Romano valorizava-os tanto que era um dos tributos que as nações conquistadas tinham de pagar. O imperador Nero chegou a punir com a morte o uso da púrpura de Tiro, corante obtido a partir de espécies de um molusco do género Murex.

     Porém, com o aumento da procura e conseqüente extração desordenada dos corantes naturais, ficou cada vez mais caro e difícil encontrar estas substâncias. Um exemplo disto é a quase extinção do pau-brasil, árvore da mata atlântica que dá o nome de nosso país. Além disso, o interesse por cores que não era possível serem encontradas na natureza provocou a necessidade de sintetizar corantes. Foi a partir de 1856, com a síntese do corante mauveína, que nasceu a indústria química dos corantes artificiais.

A história mostra que a determinação da estrutura da mauveína não foi fácil de ser alcançada. De modo satisfatório, a estrutura química deste corante só foi conseguida em 1994. De fato existem quatro compostos denominados de mauveína, sendo um deles (mauveína A) apresentado ao lado.

Com base nesta estrutura, pode-se dizer que a mauveína A é um composto

    Muitos estudos já foram realizados sobre a influência da cor da pele na capacidade cognitiva dos indivíduos, mas não houve comprovação científica de que a cor da pele seja promotora de uma capacidade superior ou inferior de qualquer uma raça. Na Segunda Guerra Mundial, médicos, como Joseph Mengele, com o objetivo de provar que a raça ariana era superior às demais, conduziram diversas pesquisas em que mutilavam, injetavam substâncias e cometiam outras atrocidades contra ciganos, anões e judeus, dentre outros.

     A diferença na cor da pele dá-se fundamentalmente por compostos denominados de melaninas. Há vários tipos de melanina. Todas são quinonas aromáticas e o sistema de ligações conjugadas dá origem à cor. O pigmento escuro, que é geralmente associado com a melanina é a eumelanina, termo originado do grego que significa “melanina boa”, cuja estrutura está apresentada ao lado. Outras melaninas são amarelas ou sem cor.

Com relação à melanina, julgue os itens que se seguem:

I - A ausência de melanina é característica do albinismo. Isso se explica pelo excessivo número de grupos aldeídos presentes na estrutura da eumelanina.

II - A eumelanina possui grupos amino e carbonilas (provenientes de quinona).

III - O aumento de melanina permite que sinapses ocorram entre os neurônios em um tempo mais curto, aumentando a capacidade cognitiva dos indivíduos, pois atua diretamente no córtex cerebral.

Está(ão) correto(s):

Um ultrassom emite ondas de 2 MHz em um tecido cuja velocidade de propagação do som é 1.500 m/s.

Se o aparelho detecta ecos a 3 cm de profundidade, qual é o tempo de retorno do eco?  

Em um exame de endoscopia, é utilizado um cabo de fibra óptica para iluminar e para capturar imagens do interior do corpo.

O princípio físico que permite a transmissão da luz por essas fibras em trajetos curvos é a  

    Muitos estudos já foram realizados sobre a influência da cor da pele na capacidade cognitiva dos indivíduos, mas não houve comprovação científica de que a cor da pele seja promotora de uma capacidade superior ou inferior de qualquer uma raça. Na Segunda Guerra Mundial, médicos, como Joseph Mengele, com o objetivo de provar que a raça ariana era superior às demais, conduziram diversas pesquisas em que mutilavam, injetavam substâncias e cometiam outras atrocidades contra ciganos, anões e judeus, dentre outros.

     A diferença na cor da pele dá-se fundamentalmente por compostos denominados de melaninas. Há vários tipos de melanina. Todas são quinonas aromáticas e o sistema de ligações conjugadas dá origem à cor. O pigmento escuro, que é geralmente associado com a melanina é a eumelanina, termo originado do grego que significa “melanina boa”, cuja estrutura está apresentada ao lado. Outras melaninas são amarelas ou sem cor.

Considerando que a capacidade de uma substância reagir com outra depende, dentre outros fatores, da possibilidade de substituição dos ligantes já existentes, da quebra de ligações e/ou da capacidade de compartilhar elétrons não-ligados, quantos pares de elétrons não compartilhados, segundo a Teoria de Ligação de Valência, a eumelanina possui?

Em um procedimento de esterilização de um segmento ósseo para um implante, a equipe médica aquece 200 g de osso (calor específico aproximado de 0,3 cal/g.°C) de 20°C até 80°C. Sabendo que 1 cal ≈ 4,2 J e que o equipamento de aquecimento fornece uma potência de 100 W, qual é o tempo aproximado necessário para aquecer o osso até a temperatura desejada? 

    A tartrazina é uma substância muito utilizada para colorir alimentos. No entanto, estudos apresentam a ocorrência de alergias principalmente em pessoas sensíveis ao ácido acetilsalicílico, porém sem resultados conclusivos. Para efeito da utilização da tartrazina como aditivo alimentar, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) define seu limite máximo de 30 mg por 100 gramas de amostra e um IDA (Ingestão Diária Aceitável) de 7,5 mg/Kg de peso corpóreo para tartrazina.

Sabendo que uma criança tem uma massa de 15 Kg e que existem 25 mg de tartrazina em 50 g do preparado em pó para refresco, qual a quantidade máxima em massa do preparado em pó que esta pessoa pode ingerir de acordo com o IDA?

Um marcapasso fornece pulsos elétricos periódicos ao coração de um paciente para mantê-lo funcionando adequadamente. Suponha que um pulso tenha duração de 0,5 s e gere uma corrente de 1,2 mA em um resistor de 1.000 ohms. Determine a diferença de potencial elétrico no resistor e a energia fornecida em cada pulso. 

    A tartrazina é uma substância muito utilizada para colorir alimentos. No entanto, estudos apresentam a ocorrência de alergias principalmente em pessoas sensíveis ao ácido acetilsalicílico, porém sem resultados conclusivos. Para efeito da utilização da tartrazina como aditivo alimentar, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) define seu limite máximo de 30 mg por 100 gramas de amostra e um IDA (Ingestão Diária Aceitável) de 7,5 mg/Kg de peso corpóreo para tartrazina.

Qual o título porcentual da tartrazina no limite máximo definido pela legislação brasileira?

Um fisioterapeuta utiliza uma esteira para a reabilitação de um paciente com lesão muscular. O paciente acompanha o movimento da esteira que acelera uniformemente do repouso até atingir 6 m/s em 4 segundos. Após atingir essa velocidade, a esteira mantém o ritmo constante com o paciente, percorrendo mais 12 metros. Qual é a distância total percorrida e o tempo total que o paciente passa na esteira? 

    A condutividade térmica é uma propriedade muito importante na seleção de materiais para diversas aplicações. Em muitas situações são necessários materiais isolantes, isto é, com baixa condutividade térmica, enquanto que em outras são necessários materiais com elevada condutividade térmica. Por exemplo, os materiais utilizados para aquecimento devem possuir elevada condutividade térmica. De igual modo, a condutividade térmica de alguns materiais para aplicações elétricas ou eletrônicas é essencial para dissipar o calor que se produz por efeito Joule. A capacidade calorífica específica ou calor específico(Cp) é a quantidade de calor necessária para elevar, de um grau Celsius, a temperatura de um grama da substância a pressão constante. Abaixo estão apresentados a condutividade térmica e o calor específico de alguns materiais.

Suponha que se tenham três peças de 100 gramas cada uma, a primeira de aço, a segunda de cobre e a terceira de poliestireno, todas inicialmente a 20°C. Estas peças são transferidas para um recipiente com água em ebulição sob aquecimento constante em quantidade suficiente para todas submergirem. Após um certo tempo da imersão, a água volta a entrar em ebulição. Considere a ebulição da água utilizada em 100°C, e que nenhum processo químico ocorreu com as peças.

Julgue os itens abaixo relativos à situação hipotética acima, no que se refere ao equilíbrio térmico alcançado quando a água volta a entrar em ebulição.

I - As três peças estão em equilíbrio térmico com a água mas apresentam temperaturas diferentes umas das outras.

II - As três peças recebem a mesma quantidade de calor da água, tendo em vista que apresentam a mesma diferença de temperatura em relação à água em ebulição.

III - A peça de cobre é a que recebe mais calor, pois possui a maior condutividade térmica.

IV - A peça de poliestireno é a que recebe mais calor, porque apresenta a maior capacidade calorífica das três. No equilíbrio térmico, esta peça fica com a mesma temperatura (100°C) das demais e também da água que a envolve.

Está(ão) correto(s):

    A condutividade térmica é uma propriedade muito importante na seleção de materiais para diversas aplicações. Em muitas situações são necessários materiais isolantes, isto é, com baixa condutividade térmica, enquanto que em outras são necessários materiais com elevada condutividade térmica. Por exemplo, os materiais utilizados para aquecimento devem possuir elevada condutividade térmica. De igual modo, a condutividade térmica de alguns materiais para aplicações elétricas ou eletrônicas é essencial para dissipar o calor que se produz por efeito Joule. A capacidade calorífica específica ou calor específico(Cp) é a quantidade de calor necessária para elevar, de um grau Celsius, a temperatura de um grama da substância a pressão constante. Abaixo estão apresentados a condutividade térmica e o calor específico de alguns materiais.

Na informática, o processador, peça essencial para o funcionamento do computador, apresenta o efeito indesejado de produção excessiva de calor. O Cooler (refrigerador, em inglês) tem a função de superar esse problema. Esse sistema de dissipação térmica controla a temperatura basicamente por dois componentes: um microventilador (responsável pelo fluxo de ar), e um dissipador (peça de cobre ou alumínio) instalado sobre o processador.

Julgue os itens abaixo como certo (C) ou errado (E)

( ) Parte do calor gerado pelo processador é transferido para o dissipador, por diferença de temperatura. Este, facilitado por sua alta condutividade térmica, transfere calor diretamente para o ambiente, ajudado pelo ar impulsionado pela ventoinha, que mantém, num processo contínuo, a estabilidade da temperatura, essencial para o funcionamento adequado do processador.

( ) Um dissipador feito de níquel tem melhor funcionalidade que um dissipador de cobre. No entanto, por questões econômicas, a maioria dos dissipadores são feitos de alumínio ou cobre.

( ) Em épocas frias é aconselhável usar roupas de tecidos de alta condutividade térmica, para evitar a hipotermia (diminuição da temperatura corporal abaixo de 35°C).

( ) A folha de alumínio confeccionada de forma fina utilizada na culinária tem as vantagens de economia de material e de segurança, pois a reduzida massa da folha nesse formato corresponde a uma quantidade de calor igualmente pequena que esta pode armazenar, o que evita riscos de queimaduras, por exemplo, no preparo de assados.

( ) As panelas de barro (material cerâmico artesanal) são mais eficientes para manter os alimentos quentes por um período de tempo maior que as panelas de alumínio, no entanto, são mais dispendiosas porque consomem maior quantidade de carvão para o preparo dos cozidos.

A seqüência correta é:

Um estudante de medicina estuda o impacto de quedas em pacientes com lesões na coluna vertebral. Considere que um paciente de massa M = 80 kg cai de uma altura h = 1,2 m sobre um colchão que se comprime Δ = 20 cm para absorver o impacto da queda. Supondo que toda a energia potencial gravitacional inicial seja convertida em energia potencial elástica (sem dissipação), determine a força média que o colchão exerce sobre o paciente. Considere g = 10 m/s2.

O impulso elétrico que desencadeia a contração do coração é de aproximadamente 0,1 V. Suponha que, em determinado momento, a resistência entre duas regiões de tecido cardíaco seja de 0,05 Ω. Se o sinal elétrico dura 2 ms, qual a carga total que atravessa essas regiões durante esse intervalo? 

A esteira é o aparelho mais usado nas academias. As mais modernas possuem um computador com visor que informa o tempo, a distância, a velocidade, os batimentos cardíacos e as calorias gastas, entre outras funções.

Em uma academia de ginástica, uma jovem anda sobre uma esteira rolante horizontal que não dispõe de motor [figura ao lado], movimentando-a. O visor da esteira informa que ela andou a uma velocidade constante de 5,4 km/h e que, durante 30 minutos, foram consumidas 202,5 quilocalorias. Adote 1,0 cal = 4,0 J.

Acerca do assunto tratado no texto I, responda à seguinte situaçãoproblema: Qual é a distância, em km, percorrida pela jovem em relação à parte superior da esteira?

Durante um exame oftalmológico, um pesquisador estuda o comportamento óptico do cristalino, uma estrutura do olho humano que, em condições normais, funciona como uma lente convergente natural, projetando a imagem dos objetos na retina. Considere que, para observar um objeto colocado a 25 cm de distância do olho, o cristalino ajusta sua curvatura de modo a obter uma distância focal de 2,5 cm. Com base nesse ajuste, determine: a posição da imagem e o aumento linear da imagem formada sobre a retina. 

Durante um estudo de termorregulação, um fluido que simula o sangue percorre um circuito fechado. Ele entra no “coração artificial” a 36°C e sai a 37°C.

Se o fluxo de massa for constante em 0,05 kg/s e o calor específico for 4.200 J/(kg.°C), qual a potência térmica fornecida pelo “coração artificial” ao fluido?  

A esteira é o aparelho mais usado nas academias. As mais modernas possuem um computador com visor que informa o tempo, a distância, a velocidade, os batimentos cardíacos e as calorias gastas, entre outras funções.

Em uma academia de ginástica, uma jovem anda sobre uma esteira rolante horizontal que não dispõe de motor [figura ao lado], movimentando-a. O visor da esteira informa que ela andou a uma velocidade constante de 5,4 km/h e que, durante 30 minutos, foram consumidas 202,5 quilocalorias. Adote 1,0 cal = 4,0 J.

Ainda acerca do assunto tratado no texto I, responda à seguinte situação-problema: Considerando-se que a energia consumida pela esteira se deve ao trabalho desempenhado pela força (supostamente constante) que a jovem exerceu sobre a esteira para movimentá-la, como também à distância encontrada na questão anterior, a intensidade dessa força, em Newton(N), que a jovem exerce sobre a esteira, é: