Disserte e calcule: Em exame radiológico, fótons monocromáticos de energia E_ph = 50 keV incidem em tecido com…
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
Disserte e calcule: Em exame radiológico, fótons monocromáticos de energia E_ph = 50 keV incidem em tecido com Z_t ˜ 7,4 e em paciente submetido a contraste iodado (Z_I = 53, K-edge = 33,2 keV). Usando h = 6,63×10^-34 J·s e 1 eV = 1,60×10^-19 J: (a) calcule E_ph em J e a frequência f; (b) estime a razão aproximada µ_photo(I)/µ_photo(tecido) usando µ ? Z^3/E^3; (c) explique benefícios e riscos à saúde em termos de ionização; (d) verifique se ocorre produção de pares (limite 1,02 MeV).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) E = 50×10^3 eV·1,60×10^-19 J/eV = 8,00×10^-15 J; f = E/h = 8,00×10^-15 / 6,63×10^-34 = 1,21×10^19 Hz. (b) Como µ_photo ? Z^3/E^3 e E é o mesmo, µ_I/µ_t ˜ (53/7,4)^3 ˜ 3,68×10^2; além disso E_ph > K-edge (33,2 keV) ? absorção iodada aumentada. (c) Benefício: maior contraste em imagens, possibilitando melhor diagnóstico e potencial redução de dose global; Risco: maior absorção local aumenta ionizações e dano celular/risco estocástico (mutações, radiação). (d) Produção de pares requer =1,02 MeV (1,02×10^6 eV); 50 keV << 1,02 MeV ? não ocorre produção de pares.
Explicação
Os cálculos realizados para a energia e a frequência dos fótons estão baseados nas conversões de unidades adequadas, utilizando as constantes físicas corretas. A estimativa da razão de atenuação foi feita considerando a relação entre o número atômico e a energia, revelando que o contraste iodado aumenta a absorção, o que é benéfico para diagnósticos, mas também apresenta riscos de ionização. A análise da produção de pares demonstra que a energia dos fótons é insuficiente para esse processo, evitando assim complicações adicionais.
Raio-X da questão
interação de fótons com matéria
avaliacao
interação de fótons com matéria · cálculo de energia e frequência
Revisar a relação entre energia, frequência e ionização em exames radiológicos.
O aluno pode confundir a relação entre energia e frequência, aplicando a fórmula de forma incorreta ou não considerando as unidades corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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