Considere fótons com frequência f = 1,00×10^20 Hz no interior de uma estrela. Usando E = h·f e ? = h/p, com h…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Considere fótons com frequência f = 1,00×10^20 Hz no interior de uma estrela. Usando E = h·f e ? = h/p, com h = 6,63×10^-34 J·s, m_p = 1,67×10^-27 kg e 1 eV = 1,60×10^-19 J: (a) calcule E do fóton em MeV; (b) compare com energia de ligação ˜8 MeV por nucleon e avalie se há fotodesintegração; (c) calcule ? de um próton com K = 1 MeV; (d) discuta implicações para nucleossíntese e formação de planetas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) E = h·f = 6,63×10^-34·1,00×10^20 = 6,63×10^-14 J = 0,414 MeV. (b) 0,414 MeV << 8 MeV ? não há fotodesintegração. (c) K = 1 MeV = 1,60×10^-13 J; p = v(2 m_p K) = v(2·1,67×10^-27·1,60×10^-13) = 7,31×10^-20 kg·m/s; ? = h/p = 6,63×10^-34/7,31×10^-20 = 9,07×10^-15 m ˜ 9 fm. (d) Conclusão: fótons com f dada não rompem núcleos; fotodesintegração e síntese de elementos pesados exigem fótons muito mais energéticos ou colisões de partículas. A escala ?˜nuclear evidencia efeitos quânticos nas seções de choque, controlando taxas de nucleossíntese e, assim, a abundância de elementos disponíveis para formação de planetas e condições para vida.
Explicação
A energia do fóton calculada é significativamente menor que a energia de ligação por nucleon, indicando que não há fotodesintegração. O cálculo da comprimento de onda do próton revela que sua escala é compatível com interações nucleares, mas não com a energia do fóton apresentado. Assim, a nucleossíntese e a formação de planetas dependem de condições que envolvem fótons mais energéticos ou colisões de partículas, influenciando a abundância de elementos essenciais para a vida.
Raio-X da questão
energia de fótons e prótons
avaliacao
energia de fótons · princípios de nucleossíntese
Revisar as relações entre energia, frequência e massa na física quântica.
O aluno pode confundir a relação entre energia e frequência, aplicando a fórmula de forma incorreta e não convertendo as unidades corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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