Em uma atividade de laboratório, uma superfície metálica é iluminada com radiação ultravioleta de frequência…
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 laboratório, uma superfície metálica é iluminada com radiação ultravioleta de frequência 8,0 × 10¹4 Hz. Observa-se a emissão de elétrons, fenômeno conhecido como efeito fotoelétrico. Para esse metal, o trabalho de saída — energia mínima necessária para retirar um elétron da superfície — é 3,0 eV. Considere a constante de Planck como h = 4,14 × 10?¹5 eV·s. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos pode ser determinada pela relação Ecin = hf - f, em que f é a frequência da radiação e f é o trabalho de saída. Com base nas informações do texto, qual é aproximadamente a energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela superfície metálica?
- A) 3,00 eV
- B) 3,31 eV
- C) 0,31 eV
- D) 0,62 eV
- E) 6,31 eV
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Frequencia da radiacao f = 8,0 × 10^14 Hz; trabalho de saida phi = 3,0 eV; h = 4,14 × 10^-15 eV·s. A fórmula do enunciado traz um erro de digitacao: o segundo termo deve ser o trabalho de saida (phi), e não a frequência. Assim, Ecin = hf - phi.
- Calcule a energia do fóton, hf. Multiplicando 4,14 por 8,0 obtém-se 33,12, e as potências de dez dão 10^-15 × 10^14 = 10^-1. Logo hf = 33,12 × 10^-1 = 3,312 eV.
- Subtraia o trabalho de saída. Ecin = 3,312 - 3,0 = 0,312 eV, ou aproximadamente 0,31 eV.
- Compare com o gabarito. O resultado obtido, 0,31 eV, coincide com a alternativa C, que é o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (3,00 eV) é apenas o trabalho de saída, que é a energia mínima para arrancar o elétron e não a energia cinética que sobra. B (3,31 eV) é apenas hf, esquecendo de descontar o trabalho de saída. D (0,62 eV) resulta de um erro de cálculo ou de ordem de grandeza, pois o correto é 0,31 eV. E (6,31 eV) soma hf com o trabalho de saída, quando deveria subtrair.
💡 Dica: Calcule a energia cinética subtraindo o trabalho de saída da energia total.
Alternativa por alternativa
Confunde a energia cinética máxima com o próprio trabalho de saída, achando que o elétron sai com a mesma energia que foi necessária para removê-lo.
Calcula apenas a energia do fóton (hf = 3,312 eV) e esquece de subtrair o trabalho de saída, como se toda a energia absorvida virasse energia cinética.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre frequência e energia, subestimando a energia cinética ao não considerar corretamente o trabalho de saída.
A energia do fóton incidente é E = hf = (4,14 × 10⁻¹⁵ eV·s)(8,0 × 10¹⁴ Hz) = 3,312 eV. Pela equação do efeito fotoelétrico, Ecin = hf − φ = 3,312 eV − 3,0 eV = 0,312 eV. Portanto, a energia cinética máxima é aproximadamente 0,31 eV.
Erra o cálculo numérico ou a ordem de grandeza (por exemplo, dobra o resultado ou usa uma potência de dez errada), chegando a 0,62 eV em vez de 0,31 eV.
Soma a energia do fóton ao trabalho de saída (3,312 + 3,0), em vez de subtrair, o que inverte a lógica do efeito fotoelétrico.
Raio-X da questão
energia cinética dos elétrons
avaliacao
energia cinética · frequência da luz
Revisar a relação entre frequência da luz e energia cinética dos elétrons.
O aluno pode confundir a relação entre frequência e energia, subestimando a energia cinética ao não considerar corretamente o trabalho de saída.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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