Questões laboratoriais

  • Al 1.1 –  Volume e número de moléculas de uma gota de água

1. O Tomás e o Duarte mediram a massa de uma amostra de cloreto de sódio.

Os resultados foram:

Tomás : 3,048 g ; 3,047 g ; 3,049 g

Duarte : 3,041 g ; 3,048 g ; 3,039 g

Sabe-se que o valor real da massa da amostra de cloreto de sódio é 3,043 g.

1.1. Qual deles obteve o resultado mais preciso? Justifica.

Resolução

Tomás – Os valores obtidos estão mais próximos uns dos outros do que os obtidos pelo Duarte.

1.2. Qual deles obteve o resultado mais exato? Justifica.

Resolução

Duarte – O valor médio dos resultados obtidos pelo Tomás é 3,048 e o dos obtidos pelo Duarte é 3,043, que é igual ao valor real da massa da amostra.

2. Três alunos leram o volume de um líquido contido numa bureta cuja menor divisão da escala é 0,1 mL.

Os resultados foram:

  • Ana: 23,00 mL
  • Tiago: 23 mL
  • Américo: 23,0 mL

Qual dos alunos apresentou o resultado corretamente? Justifica.

Resolução

  • Ana

O algarismo do número que corresponde à menor divisão da escala ainda é algarismo exato.

Neste caso, é o primeiro zero.

Como o resultado deve ainda apresentar um algarismo aproximado, será 23,00 mL.

🔶  Incerteza de medição = 0,1/2 = 0,05 mL

3. Os resultados das leituras de três medições da massa de um dado volume de água, obtidos numa balança digital cuja sensibilidade é 0,001 g, são:

  • 1.º ensaio: 11,999 g
  • 2.º ensaio: 12,002 g
  • 3.º ensaio: 12,001 g

Apresenta o valor da massa de água em função do valor mais provável e da incerteza relativa (em percentagem).

Resolução

4. Para determinar o número de moléculas numa gota de água, um aluno mediu a massa de um copo de precipitação vazio e, em seguida, mediu a massa do copo com 100 gotas de água.

A balança digital que usou tinha uma sensibilidade de 0,01 g.

Os registos do aluno foram:

  • Copo de precipitação vazio = 43,24 g
  • Copo de precipitação com as 100 gotas de água = 46,72 g

Apresentando todas as etapas de resolução, determina:

4.1. A massa de água que o copo contém;

Resolução

  • m(H2O) = 46,7243,24 = 3,48 g

4.2. A incerteza absoluta;

Resolução

  •  ± 0,01 g

4.3. A incerteza relativa em percentagem.

Resolução
  

4.4. O número de moléculas de água em cada gota.

Resolução

  • M(H2O) = 18,02 g mol-1

5. O Tomás e o Duarte estavam na piscina, e começaram a debater se existirá um maior número de moléculas numa gota de água ou gotas de água na piscina.

Compara as respetivas ordens de grandeza. 

As dimensões da piscina : 2 m x 50 m x 21 m

Considera que uma gota de água tem um volume aproximado de 0,04850 mL e 1,61 x 1021 moléculas de água.

Resolução

  • V = 2 m x 50 m x 21 m = 2100 m3 = 2,1 x 109 mL

Gotas de água numa piscina:

🔶  Existem 37 mil milhões de vezes mais moléculas de água numa gota de água do que gotas de água na piscina.

6. Será que existe um maior número de moléculas numa gota de água ou de gotas de água passam numa barragem durante um ano. 

Compara as respetivas ordens de grandeza. 

Escoamento anual médio na barragem: 32,4 x 1014 L

Considera que uma gota de água tem um volume aproximado de 0,04850 mL e 1,61 x 1021 moléculas de água.

Resolução

Gotas de água na passagem pela barragem:

🔶  Existem 34,1 mil  vezes mais moléculas de água numa gota de água do que gotas de água na passagem pela barragem.

7. Compara a ordem de grandeza do número de moléculas de água de uma gota com a massa de  uma gota de 0,0512 g .

Resolução

🔶  m1gota = 0,0512 g = 5,12 x 10-2 g ordem de grandeza é 101

🔶  N = 1,71 x 1021 moléculas  ordem de grandeza 1021

A ordem de grandeza do número de moléculas de uma gota de água é 1022 vezes superior à ordem de grandeza da massa.

  • Apesar de a massa já ser pequena, o número de moléculas é extraordinariamente grande.

8. Indica a ordem de grandeza do número de anos que seriam necessários para medir as moléculas de uma gota de água à razão de duas por segundo.

Resolução

🔶  1 ano = 365,25 x 24 x 60 x 60 = 31 557 600 s

🔶  Nmoléculas/ano = 231 557 600 = 63 115 200 moléculas/ano

  • Ordem de grandeza é 1013

9. Foi medida a massa e o volume de 200 gotas de água.

Apresenta o resultado da medição da massa destas gotas de água, supondo que o valor obtido no visor da balança, para esta medição, é 9,34 g.

Resolução

  • 9,34 ± 0,01 g

10. Considera as operações matemáticas indicadas, indica a ordem de grandeza. 

10.1 (6,0 x 10-4) : (7,2 x 10-5)

10.2 6,54 : 251,6

10.3 45 x 3,2 x 102

10.4 (1,0 x 104) x (9,258 x 102)

Resolução

10.1 

🔶  (6,0 x 10-4) : (7,2 x 10-5) = 8,3   OG = 101

10.2 

🔶  6,54 : 251,6 = 2,60 x 10-2   OG = 10-2

10.3

🔶  45 x 3,2 x 102 = 1,4 x 104  OG = 104

10.4 

🔶  (1,0 x 104) x (9,258 x 102) = 9,3 x 1010  OG = 1011

11. Numa atividade laboratorial mediu-se o volume e a massa de 100 gotas de água, utilizando uma pipeta graduada e uma balança digital, tendo-se registado os seguintes valores:

  • Volume da amostra, V = 6,03 cm3
  • Massa da amostra, m = 5,840 g

11.1. Indica o número de algarismos significativos do volume e da massa da amostra;

Resolução

🔶  Volume = 3

🔶   Massa = 4

11.2. Indica a incerteza associada aos instrumentos de medição usados para medir o volume e da massa.

Resolução

  • incerteza da pipeta = ± 0,05 cm3

🔶  O algarismo incerto teve de ser estimado entre as marcações 6,0 e 6,1 da escala, pelo que a menor divisão da escala é 0,1 cm3, então a incerteza é metade desse valor.  

  • incerteza da balança = ± 0,001 g

🔶  Menor valor que a balança digital pode marcar.

11.3. Tendo em conta os algarismos significativos, o resultado obtido para a massa de uma gota de água deve ser expresso por:

(A) 0,0584 g

(B) 0,05840 g

(C) 0,058 g

(D) 0,040 g

Resolução

  • Opção (B)

12. Seleciona a opção que permite completar corretamente a seguinte frase.

A medição do volume das gotas de água utilizando a proveta é uma medição _______ e a medição da massa de água usando a balança é uma medição _______.

(A) … indireta … direta.

(B) … direta … direta.

(C) … direta … indireta.

(D) … indireta … indireta.

Resolução

  • Opção (B)

13. Verificou-se com esta atividade laboratorial que o número de moléculas contidas numa gota de água é, de facto, muito elevado (OG = 1021 moléculas).

Será de prever, por exemplo, que o número de átomos de um metal que existe numa pequena amostra seja igualmente muito elevado?

Considera um cubo de cobre com uma aresta de 1,20 ± 0,074 cm.

Determina o número mínimo e máximo de átomos de cobre existentes neste cubo.

  • M(Cu) = 63,55 g/mol;
  • ρCu = 8,93 g/cm3
Resolução

Tópico A

  • Vcubo mínimo = 1,133 = 1,44 cm3

  • Vcubo máximo = 1,273 = 2,05 cm3

Tópico B

🔶  N = n x NA = 0,203 x 6,02 x 1023 = 1,22 x 1023 átomos

🔶  N = n x NA = 0,288 x 6,02 x 1023 = 1,73 x 1023 átomos

14. Seleciona a opção incorreta:

(A) Quando se usa uma pipeta graduada, o valor da sua menor divisão pode servir para avaliar a sua sensibilidade.

(B) A sensibilidade de um instrumento de medida está relacionada com o menor valor que esse instrumento pode medir.

(C) Se um aparelho de medida está em más condições de operação, os resultados obtidos nas medições são imprecisos.

(D) Com a finalidade de minimizar os erros aleatórios, devem realizar-se poucas medições nas mesmas condições de operação.

Resolução

  • Opção (D)

15. A figura diz respeito à medição de um volume de um líquido com uma proveta graduada.

15.1. O volume de líquido contido na proveta, atendendo aos algarismos significativos, é:

(A) 85,000 ml

(B) 85,00 ml

(C) 85,0 ml

(D) 85 ml

Resolução

  •  Opção (C)

15.2. Qual é a incerteza de leitura desta proveta?

Resolução

  • ± 0,5 ml

🔶  Como não é indicado qualquer valor de incerteza, considera-se metade da menor divisão da escala.

15.3. O volume de líquido contido na proveta quando expresso tendo em conta o intervalo de incerteza é:

(A) (85,00 ± 0,5) ml

(B) (85,0 ± 0,5) ml

(C) (85,00 ± 0,50) ml

(D) (85 ± 0,5) ml

Resolução

  • Opção (B)

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