Em uma atividade de Física, estudantes analisaram o espectro de duas lâmpadas usadas na iluminação de uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisaram o espectro de duas lâmpadas usadas na iluminação de uma sala. Para simplificar a comparação, consideraram um fóton associado à frequência dominante de cada fonte. A lâmpada LED apresentou frequência dominante de 6,0 × 10^14 Hz, enquanto a lâmpada incandescente apresentou frequência dominante de 4,0 × 10^14 Hz. Considere a constante de Planck h = 6,6 × 10^-34 J·s e a relação E = h·f, em que E é a energia do fóton e f é sua frequência. Com base nos dados do texto, compare a energia de um fóton associado à frequência dominante da lâmpada LED com a energia de um fóton associado à frequência dominante da lâmpada incandescente.
- A) Os fótons das duas lâmpadas têm exatamente a mesma energia.
- B) A energia do fóton do LED é três vezes maior que a do fóton da incandescente.
- C) O fóton da incandescente tem energia 1,5 vez maior que o fóton do LED.
- D) A energia do fóton depende da lâmpada, e não da frequência dominante.
- E) O fóton do LED tem energia 1,5 vez maior que o fóton da incandescente.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Frequência do LED: f_LED = 6,0 x 10^14 Hz. Frequência da incandescente: f_inc = 4,0 x 10^14 Hz. Constante de Planck: h = 6,6 x 10^-34 J·s. Relação: E = h·f.
- Calcule a energia do fóton do LED. E_LED = 6,6 x 10^-34 x 6,0 x 10^14 = 39,6 x 10^-20 J.
- Calcule a energia do fóton da incandescente. E_inc = 6,6 x 10^-34 x 4,0 x 10^14 = 26,4 x 10^-20 J.
- Compare as energias. Como h é o mesmo nos dois casos, a razão entre as energias é igual à razão entre as frequências: E_LED / E_inc = 6,0 / 4,0 = 1,5. Logo, o fóton do LED tem energia 1,5 vez maior que o da incandescente, o que corresponde à alternativa E.
- Por que as outras estão erradas. A: a energia depende da frequência, e as frequências são diferentes. B: a razão correta é 1,5, não 3. C: a comparação está invertida, pois a incandescente tem energia menor. D: pela relação E = h·f, a energia do fóton depende diretamente da frequência e não da lâmpada em si.
- Conclusão. O gabarito oficial E está correto.
💡 Dica: Considere as características de cada tipo de lâmpada.
Alternativa por alternativa
Acredita que todos os fótons de luz visível têm a mesma energia, como se a energia não dependesse da frequência. Confunde a cor ou o tipo de luz com a energia do fóton.
Calcula a razão de forma errada, possivelmente tomando apenas a diferença de expoentes ou dividindo 6,0 por 2 em vez de 6,0 por 4. Chega a um fator de 3, que não corresponde aos dados.
Inverte a razão ao dividir a frequência da incandescente pela do LED, obtendo 4/6 e concluindo que a incandescente tem energia maior. Não atenta para qual lâmpada tem a maior frequência.
Por que engana: Confundir quantidade de fotons emitidos com energia individual de cada foton, levando a respostas incorretas sobre eficiência e energia.
Acha que a energia do fóton é uma propriedade da fonte emissora e não da frequência da onda. Desconsidera que E = h·f relaciona diretamente a energia à frequência.
A energia de um fóton é diretamente proporcional à sua frequência. Assim, E_LED/E_incandescente = f_LED/f_incandescente = (6,0 × 10^14)/(4,0 × 10^14) = 1,5. Portanto, o fóton associado à frequência dominante do LED tem energia 1,5 vez maior.
Raio-X da questão
energia dos fótons
avaliacao
energia dos fotons · caracteristicas da luz
Revisar as propriedades da luz e a diferença entre lâmpadas incandescentes e LEDs.
Confundir quantidade de fotons emitidos com energia individual de cada foton, levando a respostas incorretas sobre eficiência e energia.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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