Uma superfície metálica tem trabalho de saída f = 2,0 eV. Irradia-se luz de frequência f = 8,0×10^14 Hz…
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
Uma superfície metálica tem trabalho de saída f = 2,0 eV. Irradia-se luz de frequência f = 8,0×10^14 Hz. Calcule a energia cinética máxima dos fotoelétrons. Use h = 6,6×10^-34 J·s e 1 eV = 1,6×10^-19 J. Fórmula: K_max = h·f - f.
- A) K_max = 3,0×10^-19 J; isso é maior que a energia da luz usada.
- B) K_max = 5,28×10^-19 J; assume que não há energia de saída.
- C) K_max = 1,0×10^-19 J; desconsidera a energia de saída insuficientemente.
- D) K_max = 2,08×10^-19 J (˜1,30 eV).
- E) K_max = 1,5 eV; esta é uma conversão incorreta de joules para eV.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a energia do fóton: E = h·f = 6,6×10^-34 J·s × 8,0×10^14 Hz = 52,8×10^-20 J = 5,28×10^-19 J. Passo 2: Converta o trabalho de saída para joules: φ = 2,0 eV × 1,6×10^-19 J/eV = 3,2×10^-19 J. Observação: na fórmula do enunciado, o f que aparece subtraindo é o trabalho de saída φ (2,0 eV), e não a frequência; a frequência já foi usada no passo 1. Passo 3: Aplique o efeito fotoelétrico, K_max = h·f - φ = 5,28×10^-19 J - 3,2×10^-19 J = 2,08×10^-19 J. Passo 4: Converta para eV para conferir: 2,08×10^-19 J / 1,6×10^-19 J/eV = 1,30 eV. Assim, a alternativa D está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A tem valor que não corresponde à subtração correta (5,28×10^-19 - 3,2×10^-19); B é a energia total do fóton, sem descontar o trabalho de saída; C não resulta da subtração correta da energia do fóton pelo trabalho de saída; E tem valor incorreto, pois 2,08×10^-19 J equivalem a 1,30 eV, não a 1,5 eV.
💡 Dica: Aplique a fórmula K_max substituindo os valores dados.
Alternativa por alternativa
Provavelmente errou a subtração ou a conversão do trabalho de saída, obtendo 3,0×10^-19 J; o resultado sequer é coerente com a ideia de que a energia cinética deve ser menor que a energia do fóton.
Tomou a energia do fóton (h·f = 5,28×10^-19 J) como se fosse a energia cinética máxima, esquecendo de descontar o trabalho de saída necessário para arrancar o elétron do metal.
Subtraiu valores incorretos ou tratou a energia de saída de forma inconsistente, chegando a 1,0×10^-19 J, o que indica erro no cálculo da diferença entre a energia do fóton e o trabalho de saída.
Por que engana: O aluno pode confundir a energia total da luz com a energia cinética, não subtraindo corretamente o trabalho de saída.
h·f = 6,6×10^-34·8,0×10^14 = 5,28×10^-19 J; f = 2,0·1,6×10^-19 = 3,20×10^-19 J; K_max = 5,28×10^-19 - 3,20×10^-19 = 2,08×10^-19 J ˜1,30 eV.
Calculou corretamente ou aproximadamente a energia cinética, mas a expressou de forma errada em eV, cometendo erro de conversão e chegando a 1,5 eV em vez de 1,30 eV.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
energia cinética dos fotoelétrons · trabalho de saída
Revisar a relação entre frequência da luz e energia dos fotoelétrons.
O aluno pode confundir a energia total da luz com a energia cinética, não subtraindo corretamente o trabalho de saída.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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