Questões de Ciências da Natureza do ENEM

Fotossíntese artificial gera hidrogênio para células a combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/02/2010

Fontes de energia do futuro

Células a combustível alimentadas por hidrogênio e por energia solar são as duas maiores esperanças para as fontes de energia do futuro, por serem mais amigáveis ambientalmente e, sobretudo, sustentáveis.

A combinação das duas, então, é considerada como particularmente limpa: produzir hidrogênio para alimentar as células a combustível, quebrando moléculas de água com a luz solar, seria de fato o melhor dos mundos.

Esta é a chamada fotossíntese artificial, que vem sendo alvo de pesquisas de vários grupos de cientistas, ao redor do mundo.

Eletrodo fotocatalítico

Uma equipe liderada por Thomas Nann e Christopher Pickett, da Universidade de East Anglia, no Reino Unido, criou um fotoeletrodo eficiente, robusto, que pode ser fabricado com materiais comuns e de baixo custo.

O novo sistema consiste de um eletrodo de ouro que é recoberto com camadas formadas por nanopartículas de fosfeto de índio (InP). A esse eletrodo, os pesquisadores adicionaram um composto de ferro-enxofre [Fe2 S2 (CO)6 ] sobre as camadas.

Quando submerso em água e iluminado com a luz do Sol, sob uma corrente elétrica relativamente fraca, este sistema fotoeletrocatalítico produz hidrogênio com uma eficiência de 60%.

               (<http://www.inovacaotecnologica.com.br> Acesso em 08.03.2010. Adaptado)

Sobre a fotossíntese artificial são feitas as seguintes afirmações:

I. Uma das finalidades do processo é produzir hidrogênio para ser utilizado em células a combustível.

II. Os cientistas conseguiram reproduzir, em laboratório, o que as plantas fazem na natureza, ou seja, produzir glicose e oxigênio a partir de gás carbônico e água.

III. O processo apresenta, como desvantagem, a produção de metais pesados tóxicos.

É correto o que se afirma em

Nos últimos anos, a energia solar fotovoltaica tem provido energia elétrica para várias aplicações. Sua utilização vai desde satélites artificiais até residências e aldeias onde não há eletrificação.

Diferente dos sistemas solares para aquecimento de água, os sistemas fotovoltaicos (FV) não utilizam calor para produzir eletricidade. A tecnologia FV produz eletricidade diretamente dos elétrons liberados pela interação da luz do Sol com certos semicondutores, tal como o silício presente no painel fotovoltaico.

Essa energia é confiável e silenciosa, pois não existe movimento mecânico. O movimento dos elétrons forma eletricidade de corrente direta e o elemento principal é a célula solar. Várias células são conectadas para produzir um painel fotovoltaico e muitos painéis conectados formam um "array" ou módulo fotovoltaico.

(NOGUEIRA Jr., Milton P. - Energia Solar Fotovoltaica. Adaptado)

Um agrupamento de trinta painéis retangulares de dimensões 0,92 m por 2,0 m, cada um, forma um módulo fotovoltaico como descrito anteriormente. A potência elétrica gerada por esse módulo é, em watts,

Considere a área de 1 metro quadrado equivalente a 100 watts de potência gerada, quando utilizados módulos de silício cristalino ou policristalino.

Na busca por um corpo malhado, bem definido, com muitos músculos e pouca gordura, os anabolizantes despertam muito interesse, pois promovem, sem grande esforço, o desenvolvimento de tecidos, especialmente o muscular e o ósseo, acarretando em pouco tempo uma melhora estética. Essas drogas imitam o hormônio sexual masculino testosterona e são usadas com a finalidade de aumentar a massa muscular em geral e de reduzir a fadiga. Se usadas sem controle, a curto prazo, podem levar a vários efeitos colaterais: impotência, calvície, aumento das mamas, redução da libido e da produção de esperma. O uso contínuo pode levar a câncer no fígado, na próstata, à elevação do colesterol ruim (LDL) e da pressão arterial e à fibrose testicular.

(http://www.istoe.com.br/reportagens/27630_ O+DANO+DOS+ANABOLIZANTES Acesso em: 08.09.2010.)

Sobre os efeitos causados no organismo pelo uso de anabolizantes, são feitas as afirmações a seguir.

I. A elevação do colesterol ruim (LDL) e dos níveis de pressão arterial aumenta o risco de entupimento dos vasos sanguíneos cerebrais e cardíacos.

II. O ganho excessivo de musculatura em geral bem como o aumento do tamanho do músculo cardíaco favorecem uma maior produção de glóbulos vermelhos, a fim de aumentar a oxigenação dos tecidos.

III. A redução da produção de esperma e a impotência estão associadas à diminuição das atividades da glândula tireoide, que controla as características sexuais primárias e secundárias.

É válido o que se afirma em

A pele é o maior órgão do corpo humano e corresponde a 16% do peso corporal. Reveste toda a superfície do corpo e o protege contra as radiações solares, particularmente os raios ultravioletas.

Sobre os efeitos dessas radiações, são feitas as afirmações a seguir.

I. Em presença de radiação solar, ocorre na pele a síntese de vitamina D, substância importante para a absorção de cálcio pelos ossos.

II. Quanto mais intensa for a exposição solar, mais melanócitos, que se encontram na derme, migram para a epiderme, escurecendo a pele e protegendo-a.

III. A radiação ultravioleta é um importante fator mutagênico, pois pode provocar alterações no DNA, aumentando os riscos de melanoma, principalmente em pessoas de pele clara.

IV. Os tipos de câncer causados por radiações ultravioletas são hereditários, pois afetam o material genético das células da pele.

É válido o que se afirma em

Considere a figura a seguir que representa uma caixa cúbica que tem, em uma de suas faces, um espelho plano com a face espelhada (refletora) voltada para dentro do cubo.

Se um raio luminoso incidir pelo vértice C e atingir o centro O do espelho, podemos afirmar que o raio refletido atingirá o vértice

Nas figuras apresentadas, observam-se três blocos idênticos e de mesma densidade que flutuam em líquidos diferentes cujas densidades são, respectivamente, d1 , d2 e d3 .

A relação correta entre as densidades dos líquidos está melhor representada pela alternativa:

Num laboratório de física, o professor entrega aos seus alunos 2 pilhas e um multímetro e pede que eles obtenham, através do multímetro, a tensão elétrica de cada uma das pilhas.

Os alunos, ao fazerem a leitura, anotam os seguintes resultados:

PILHA 1: V1 = 1,54 volts e PILHA 2: V2 = 1,45 volts.

Na sequência, o professor pede que coloquem as pilhas associadas em série corretamente e que façam novamente a medida, porém alguns alunos procedem de maneira errada, associando os polos positivos, conforme figura a seguir.

A leitura das medidas feita pelos alunos que associaram corretamente as pilhas e por aqueles que as associaram incorretamente foi, respectivamente, em volts

Uma forma de evitar a poluição ambiental causada pelo descarte de óleo de cozinha usado é reaproveitá-lo para produzir sabões, que são sais de ácidos carboxílicos. Para tanto, faz-se reagir o óleo com solução aquosa fortemente alcalina de NaOH e/ou KOH.

Nessa reação, conhecida como reação de saponificação, forma-se também um outro produto que é o

A cor das flores de diversas plantas ocorre devido à presença de substâncias, como as antocianinas, que atuam como indicadores ácido-base. Assim, conforme o pH do solo, a cor das flores pode variar. É o caso das hortênsias, que apresentam cor azul em solos ácidos e rosa em solos alcalinos.

Caso uma pessoa queira cultivar hortênsias de cor rosa, em um jardim cujo solo seja ácido, ela deverá corrigir o pH e, para isso, poderá misturar à terra, em quantidade adequada,

Um veículo de passeio, movido a gasolina, deixou a capital paulista com o tanque cheio, dirigindo-se a uma cidade do interior situada a 480 km, na região noroeste do estado. Ao final da viagem, verificou-se que o consumo médio do veículo foi de 16 km por litro de combustível.

Admitindo-se que a composição média da gasolina seja dada pela fórmula C8 H18 e que a combustão seja completa, conclui-se que o volume de CO2 , em litros, medido nas CATP e lançado ao ar durante a viagem foi de, aproximadamente,

Dados

Volume molar de gás nas CATP = 25 L / mol

Densidade da gasolina = 8 x 102 g / L

Massas molares em g / mol:

C = 12; H = 1 e O = 16

Os elementos cloro (Z = 17) e iodo (Z = 53) pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica. Assim, átomos neutros desses elementos apresentam igual

I. número de prótons;

II. número de elétrons na camada de valência;

III. eletronegatividade.

É correto o que se afirma em

Em desintegrações radioativas, várias grandezas físicas são conservadas. Na situação representada na figura, temos um núcleo de Tório (228Th), inicialmente em repouso, decaindo em núcleo de Rádio (224Ra) e emitindo uma partícula α. Na desintegração, a partícula α é emitida com uma energia cinética de aproximadamente 8,4 × 10–13 J. Qual é a energia cinética aproximada do núcleo do Rádio?

Nos últimos meses assistimos aos danos causados por terremotos. O epicentro de um terremoto é fonte de ondas mecânicas tridimensionais que se propagam sob a superfície terrestre. Essas ondas são de dois tipos: longitudinais e transversais. As ondas longitudinais viajam mais rápido que as transversais e, por atingirem as estações sismográficas primeiro, são também chamadas de ondas primárias (ondas P); as transversais são chamadas de ondas secundárias (ondas S). A distância entre a estação sismográfica e o epicentro do terremoto pode ser determinada pelo registro, no sismógrafo, do intervalo de tempo decorrido entre a chegada da onda P e a chegada da onda S.

Considere uma situação hipotética, extremamente simplificada, na qual, do epicentro de um terremoto na Terra são enviadas duas ondas, uma transversal que viaja com uma velocidade de, aproximadamente 4,0 km/s, e outra longitudinal, que viaja a uma velocidade de, aproximadamente 6,0 km/s. Supondo que a estação sismográfica mais próxima do epicentro esteja situada a 1200 km deste, qual a diferença de tempo transcorrido entre a chegada das duas ondas no sismógrafo?