Resolgui TOTS els problemes següents. Justifiqui sempre els passos i procediments.
Indiqui clarament les unitats en tots els resultats.
Es valorarà: rigor científic, claredat del plantejament, precisió dels càlculs i interpretació dels resultats.
12.5 punts
Sistema de blocs en pla inclinat· Física — Dinàmica i Energia
Un bloc de massa m₁ = 5 kg descansa sobre un pla inclinat 30° respecte l'horitzontal.
El bloc està connectat per una corda inextensible sense massa que passa per una politja
sense fregament a un segon bloc de massa m₂ = 3 kg que penja verticalment.
El coeficient de fregament cinètic entre m₁ i el pla és μₖ = 0,2.
Determineu:
a) L'acceleració del sistema quan s'allibera des del repòs. (0,75 punts)
b) La tensió de la corda. (0,5 punts)
c) Si el sistema parteix amb una velocitat inicial v₀ = 2 m/s (m₂ baixant),
quina distància recorrerà m₂ abans d'aturar-se? (0,75 punts)
d) Feu el diagrama de cos lliure de cada bloc indicant totes les forces. (0,5 punts)
Dades: g = 10 m/s²
Rúbrica de correcció
- Diagrama de forces correcte: 0,5 pts
- Plantejament equacions Newton: 0,5 pts
- Càlcul acceleració amb signe correcte i interpretació: 0,75 pts
- Tensió correcta: 0,5 pts
- Energia/cinemàtica distància: 0,75 pts
22.5 punts
Sistema d'equilibris àcid-base· Química — Equilibri i Àcid-Base
L'àcid acètic (CH₃COOH) és un àcid feble amb Ka = 1,8 × 10⁻⁵.
a) Calculeu el pH d'una dissolució 0,1 M d'àcid acètic. (0,75 punts)
b) Es prepara una dissolució tampó mesclant 50 mL d'àcid acètic 0,2 M amb
50 mL d'acetat de sodi (CH₃COONa) 0,1 M. Calculeu el pH d'aquesta dissolució. (0,75 punts)
c) Expliqueu, amb les equacions corresponents, com actua aquesta dissolució tampó
quan s'afegeix una petita quantitat de HCl. (0,5 punts)
d) Dissenyeu un procediment experimental per preparar 500 mL de dissolució tampó
acetat de pH = 5,0 a partir de CH₃COOH 1 M i NaOH 1 M. (0,5 punts)
Rúbrica de correcció
- pH àcid feble correcte: 0,75 pts
- Henderson-Hasselbalch aplicat correctament: 0,75 pts
- Explicació mecanisme tampó: 0,5 pts
- Disseny experimental coherent amb càlculs: 0,5 pts
32 punts
Difracció i interferència· Física — Ones i Òptica
Llum monocromàtica de longitud d'ona λ = 600 nm incideix perpendicularment sobre
una doble escletxa (experiment de Young) amb separació entre escletxes d = 0,2 mm.
Una pantalla es col·loca a L = 1,5 m de les escletxes.
a) Determineu la posició (distància al màxim central) del tercer màxim d'interferència. (0,5 punts)
b) Calculeu la distància entre dos mínims consecutius. (0,5 punts)
c) Si una de les escletxes es tapa, descriviu qualitativament el patró observat
a la pantalla i expliqueu per què canvia. (0,5 punts)
d) Es col·loca una làmina de vidre de gruix e = 5 μm i índex de refracció n = 1,5
davant d'una de les escletxes. Com es desplaça el patró d'interferències? (0,5 punts)
Rúbrica de correcció
- Posició tercer màxim: 0,5 pts
- Separació mínims: 0,5 pts
- Descripció qualitativa difracció: 0,5 pts
- Efecte làmina (camí òptic): 0,5 pts
42 punts
Pila galvànica i electròlisi· Química — Redox i Electroquímica
Es construeix una pila galvànica amb els següents elèctrodes:
- Elèctrode de zinc (Zn) en dissolució de Zn²⁺ 0,1 M
- Elèctrode de coure (Cu) en dissolució de Cu²⁺ 1,0 M
Dades de potencials estàndard de reducció:
E°(Zn²⁺/Zn) = -0,76 V
E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V
a) Escriviu les semireaccions que tenen lloc a cada elèctrode i la reacció global.
Identifiqueu ànode i càtode. (0,5 punts)
b) Calculeu la força electromotriu (fem) de la pila en condicions estàndard i en
les condicions donades (useu l'equació de Nernst). (0,75 punts)
c) Si es fa circular un corrent de 2 A durant 30 minuts a través d'una cel·la
electrolítica que conté CuSO₄, quina massa de coure es diposita al càtode? (0,5 punts)
d) Proposeu una aplicació industrial de l'electròlisi del CuSO₄. (0,25 punts)
Dades: F = 96500 C/mol, Masses atòmiques: Cu = 63,5 g/mol
Rúbrica de correcció
- Semireaccions i identificació elèctrodes: 0,5 pts
- Fem estàndard correcta: 0,25 pts
- Aplicació Nernst correcta: 0,5 pts
- Lleis Faraday aplicades: 0,5 pts
- Aplicació industrial coherent: 0,25 pts
51 punts
Disseny experimental: determinació de la constant d'acidesa· Supòsit Pràctic — Laboratori
Dissenyeu un procediment experimental de laboratori per determinar la constant
d'acidesa (Ka) d'un àcid feble desconegut.
Heu d'incloure:
a) Material i reactius necessaris. (0,25 punts)
b) Procediment detallat pas a pas. (0,5 punts)
c) Tractament de les dades i càlcul de Ka. (0,25 punts)
Rúbrica de correcció
- Material adequat i complet: 0,25 pts
- Procediment coherent i detallat: 0,5 pts
- Càlcul Ka correcte (semivalorització o pH inicial): 0,25 pts
OPOSGRATIS