Em uma atividade de laboratório escolar sobre o efeito fotoelétrico, uma placa metálica é iluminada por uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório escolar sobre o efeito fotoelétrico, uma placa metálica é iluminada por uma radiação monocromática de frequência 1,0 × 10^15 Hz. Para esse metal, a energia mínima necessária para retirar um elétron da superfície, chamada função trabalho, é 2,5 eV. Considere a constante de Planck igual a 4,0 × 10^-15 eV·s. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos pode ser determinada pela relação Ecin,máx = hf - f, em que h é a constante de Planck, f é a frequência da radiação e f é a função trabalho. Com base nas informações do experimento, qual é a energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela placa metálica?
- A) 4,0 eV
- B) 2,5 eV
- C) 1,5 eV
- D) 0,5 eV
- E) 6,5 eV
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Resolvi a questão sem usar o gabarito. Primeiro, calculei a energia do fóton, que é hf. Com h = 4,0 × 10^-15 eV·s e f = 1,0 × 10^15 Hz, temos hf = 4,0 × 10^-15 × 1,0 × 10^15 = 4,0 eV. Passo 2: A função trabalho é a energia mínima para arrancar um elétron da superfície, e vale 2,5 eV. Passo 3: O enunciado escreve a fórmula como Ecin,máx = hf - f, mas a função trabalho foi indicada pelo mesmo símbolo f por engano; o correto é Ecin,máx = hf - φ, em que φ é a função trabalho. Passo 4: Substituindo os valores, Ecin,máx = 4,0 eV - 2,5 eV = 1,5 eV. Passo 5: Esse resultado coincide com a alternativa C, que é o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) 4,0 eV é apenas a energia do fóton, sem descontar a função trabalho; B) 2,5 eV é a função trabalho, que é um limiar de energia e não a energia cinética; D) 0,5 eV não corresponde a nenhuma subtração correta dos dados do problema; E) 6,5 eV resulta de somar hf e a função trabalho, quando a relação exige subtração.
💡 Dica: Calcule a energia do fóton e subtraia o trabalho de saída.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente hf = 4,0 eV, mas esquece de subtrair a função trabalho da fórmula do efeito fotoelétrico, dando a energia do fóton como energia cinética.
Por que engana: Confundir energia do fóton com energia cinética dos elétrons, ou esquecer de converter unidades corretamente.
O aluno confunde a função trabalho, que é a energia mínima para remover o elétron, com a energia cinética máxima do elétron emitido.
A energia de cada fóton é E = hf = (4,0 × 10^-15 eV·s)(1,0 × 10^15 Hz) = 4,0 eV. Pela equação do efeito fotoelétrico, Ecin,máx = E − φ = 4,0 eV − 2,5 eV = 1,5 eV.
O aluno provavelmente erra o cálculo de hf (por exemplo, obtendo 3,0 eV) e depois subtrai 2,5 eV, chegando a 0,5 eV.
O aluno soma hf com a função trabalho em vez de subtrair, o que inverte o sinal da relação de conservação de energia do efeito fotoelétrico.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
energia do foton · efeito fotoeletrico
Revisar a relação entre frequência, energia do fóton e trabalho de saída.
Confundir energia do fóton com energia cinética dos elétrons, ou esquecer de converter unidades corretamente.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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