O uso de janelas eletrocrômicas em edifícios é considerado uma das mais promissoras formas de economia de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
O uso de janelas eletrocrômicas em edifícios é considerado uma das mais promissoras formas de economia de energia em ambientes fechados. Nessas janelas, a intensidade da luz do Sol que é transmitida para o interior das edificações pode ser controlada, permitindo o ajuste da luminosidade e da temperatura nos ambientes internos. O eletrocromismo consiste na mudança das propriedades ópticas de determinado material por meio da aplicação de um estímulo elétrico externo sobre ele. [IMAGEM] Considere que, quando uma tensão constante de 4 V é aplicada entre as faces de uma janela eletrocrômica, estabelece-se um campo elétrico uniforme no meio que separa essas faces, e que íons de lítio, cada um com uma carga positiva de 1,6 × 10?¹? C, migram através desse meio, movendo-se de um eletrodo mais próximo da face interna para outro mais próximo da face externa da janela. Esse movimento dos íons altera a coloração do meio existente entre os eletrodos, aumentando a opacidade da janela. Sendo d = 5 mm a distância entre os eletrodos, a intensidade da força elétrica que atua sobre cada íon de lítio quando eles se movem nessa janela é de UNESP - 2026
- A) 2,56 × 10?¹6 N.
- B) 6,40 × 10?¹? N.
- C) 1,28 × 10?¹6 N.
- D) 4,00 × 10² N.
- E) 8,00 × 10² N.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A tensão é U = 4 V, a distância entre os eletrodos é d = 5 mm, que equivale a 5 x 10^-3 m, e a carga de cada íon de lítio é q = 1,6 x 10^-19 C. Passo 2: Calcule o campo elétrico uniforme entre as faces. Para campo uniforme, E = U/d = 4 / (5 x 10^-3) = 800 V/m, ou 8 x 10^2 N/C. Passo 3: Calcule a força sobre cada íon. Como F = q x E, temos F = 1,6 x 10^-19 x 8 x 10^2 = 12,8 x 10^-17 N, que equivale a 1,28 x 10^-16 N. Passo 4: Compare com as alternativas. A alternativa C, 1,28 x 10^-16 N, é a correta. Por que as outras estão erradas: A) o valor dobra porque o campo foi tomado como se a distância fosse 2,5 mm; B) o valor corresponde a q x U, isto é, a tensão foi multiplicada pela carga sem dividir pela distância; D) o resultado não tem a ordem de grandeza da força, pois a carga do íon foi desconsiderada e a conversão de milímetros para metros foi feita de forma incorreta; E) o valor é o próprio campo elétrico, 800 N/C, tratado como força, sem multiplicar pela carga do íon.
💡 Dica: Calcule o campo elétrico e use a fórmula da força elétrica sobre a carga.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula um campo maior do que o real, como se a distância entre os eletrodos fosse metade de 5 mm, ou seja, 2,5 mm, e então aplica F = qE com esse valor.
O aluno multiplica a carga do íon pela tensão, F = qU, esquecendo que o campo elétrico é a razão entre a tensão e a distância e que a distância precisa entrar no cálculo.
Por que engana: Confundir a fórmula da força elétrica ou esquecer de converter unidades corretamente.
Para determinar a força elétrica que atua sobre cada íon de lítio, usamos F = q·E, onde q é a carga do íon e E é o campo elétrico. O campo elétrico E entre os eletrodos é calculado por E = U/d, onde U = 4 V (tensão) e d = 5 mm = 5 × 10?³ m (distância). Então, E = 4 V / 5 × 10?³ m = 800 V/m. Agora, aplicando F = q·E: F = 1,6 × 10?¹? C × 800 V/m = 1,28 × 10?¹6 N. Portanto, o valor correto é a alternativa (C), pois segue corretamente a aplicação da fórmula e as substituições numéricas.
O aluno ignora a carga elétrica do íon e também erra a conversão de milímetros para metros, obtendo um valor da ordem de centenas de newtons, o que é incompatível com a força em jogo.
O aluno calcula corretamente o campo elétrico, 800 N/C, mas o apresenta como a força pedida, esquecendo que a força sobre o íon depende da carga dele (F = qE).
Raio-X da questão
campo elétrico e força elétrica
avaliacao
campo elétrico uniforme · força elétrica sobre carga
estude campo elétrico e força sobre cargas elétricas
Confundir a fórmula da força elétrica ou esquecer de converter unidades corretamente.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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