Um dispositivo de estimulação cerebral entrega potência P = 2,0 W concentrada em volume V = 1,0 cm³ durante t…

Questão

Um dispositivo de estimulação cerebral entrega potência P = 2,0 W concentrada em volume V = 1,0 cm³ durante t = 60 s. Considere densidade ? = 1000 kg·m?³ e capacidade térmica c = 3600 J·kg?¹·K?¹. Calcule a elevação de temperatura ?T no volume e, com base no resultado, discuta física e eticamente se o uso clínico sem consentimento é justificável.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo: E = P·t = 2,0 W·60 s = 120 J. V = 1,0 cm³ = 1,0×10?6 m³. m = ?·V = 1000 kg·m?³·1,0×10?6 m³ = 1,0×10?³ kg. ?T = E/(m·c) = 120 J/(1,0×10?³ kg·3600 J·kg?¹·K?¹) = 120/3,6 ˜ 33,3 K. Interpretação: um aumento ˜33 °C é muito acima de limites de segurança térmica (variações seguras típicas <1 °C), indicando risco de lesão térmica local. Fisicamente, resulta em desnaturação protéica e dano tecidual; estimativas reais dependem difusão térmica, fluxo sanguíneo e distribuição de energia, portanto a avaliação experimental (termometria local, modelagem por condução/convenc¸ão) é necessária. Eticamente, aplicar tal dispositivo sem consentimento informado e sem testes de segurança é injustificável: há alto risco de danos permanentes, responsabilidade legal e necessidade de revisões por comitês éticos, protocolos de mitigação (limitar P·t, monitorar temperatura, controle de exposição) e alternativas menos invasivas. Recomenda-se limites de potência/tempo, estudos pré-clínicos, transparência e consentimento explícito antes de qualquer aplicação clínica.

Explicação

O cálculo da elevação de temperatura foi realizado corretamente, considerando a energia entregue, a massa do volume e a capacidade térmica. A interpretação dos resultados destaca os riscos associados ao aumento de temperatura, que pode causar danos aos tecidos, enfatizando a necessidade de testes e monitoramento. A discussão ética ressalta a importância do consentimento informado e da responsabilidade em garantir a segurança dos pacientes em procedimentos clínicos.

Raio-X da questão

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