“Se cada fóton da lâmpada não ioniza átomos, não há risco para quem opera o equipamento”, afirmou um técnico…
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
“Se cada fóton da lâmpada não ioniza átomos, não há risco para quem opera o equipamento”, afirmou um técnico durante a instalação fictícia de uma esteira de desinfecção de embalagens por radiação UVC. A lâmpada emite comprimento de onda de 254 nm. Considere E = h c/lambda, com h = 6,6x10^-34 J s, c = 3,0x10^8 m/s e 1 eV = 1,6x10^-19 J. A referência adotada para ionização é 10 eV. Para desinfetar cada embalagem, a esteira deve receber dose mínima de 120 J/m^2. No ponto das embalagens, a irradiância é 2,0 W/m^2. Sem blindagem, a irradiância a 1,0 m da lâmpada é 0,20 W/m^2 e varia com o inverso do quadrado da distância. A dose ocupacional máxima no ciclo é 6,0 J/m^2. O operador precisa acompanhar o ciclo pelo painel, na menor distância segura. Analise os dados e identifique o procedimento que garante a dose mínima nas embalagens e limita a exposição do operador, na menor distância segura.
- A) Manter o técnico a 1,0 m por 60 s, pois a dose recebida será de 6,0 J/m^2.
- B) Manter o técnico a 0,5 m por 60 s, pois a UVC não ioniza diretamente os átomos.
- C) Manter o técnico a 2,0 m por 30 s, pois a dose ocupacional ficará abaixo de 6,0 J/m^2.
- D) Manter o técnico a 4,0 m por 60 s, pois essa é a menor distância capaz de limitar a dose.
- E) Manter o técnico a 2,0 m por 60 s, pois a UVC pode causar dano fotobiológico mesmo sem ionizar.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a energia do fóton: E = h c / lambda = (6,6x10^-34 x 3,0x10^8) / (254x10^-9) = 7,8x10^-19 J. Em eV: 7,8x10^-19 / 1,6x10^-19 = 4,9 eV, abaixo da referência de 10 eV. Logo, cada fóton não ioniza átomos, como afirmou o técnico. Isso não significa ausência de risco, pois a radiação UVC pode causar dano fotobiológico (pele e olhos) sem ionizar.
- Determine o tempo de exposição nas embalagens. A dose mínima é 120 J/m^2 e a irradiância no ponto é 2,0 W/m^2. Tempo = dose / irradiância = 120 / 2,0 = 60 s. Portanto, o ciclo deve durar 60 s.
- Determine a menor distância segura para o operador. Sem blindagem, a irradiância varia com o inverso do quadrado da distância: I(d) = 0,20 x (1,0/d)^2 W/m^2. Para 60 s, a dose ocupacional é I x 60 s, que deve ser no máximo 6,0 J/m^2. Então I deve ser no máximo 0,10 W/m^2, o que dá (1/d)^2 <= 0,5 e d >= 1,41 m.
- Verifique as alternativas. A distância mínima entre as opções que satisfazem a condição é 2,0 m. A 2,0 m, I = 0,05 W/m^2 e a dose ocupacional é 0,05 x 60 = 3,0 J/m^2, abaixo de 6,0 J/m^2. Assim, a alternativa E está correta.
- Por que as outras estão erradas. A: a 1,0 m a dose seria 0,20 x 60 = 12 J/m^2, acima do limite. B: a 0,5 m a irradiância seria 0,80 W/m^2 e a dose 48 J/m^2, e a ausência de ionização não elimina o risco. C: 30 s não cumprem a dose de 120 J/m^2 nas embalagens (daria 60 J/m^2) e não acompanham o ciclo de 60 s. D: 4,0 m é segura, mas não é a menor distância segura, pois 2,0 m também atende ao limite.
💡 Dica: Calcule a energia do fóton, a distância segura e compare as doses para garantir segurança e eficácia.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula a dose ocupacional a 1,0 m usando a irradiância de 0,20 W/m^2 e obtém 6,0 J/m^2, mas erra ao multiplicar pelo tempo de 60 s, que resultaria em 12 J/m^2. Também pode ter confundido o limite de dose com o valor calculado.
O aluno conclui que, como a UVC não ioniza diretamente os átomos, a exposição a 0,5 m é segura. Ele ignora o dano fotobiológico e não calcula a irradiância, que a 0,5 m seria quatro vezes maior que a de 1,0 m.
O aluno foca apenas no limite ocupacional e esquece que a dose mínima de 120 J/m^2 nas embalagens exige 60 s de exposição com irradiância de 2,0 W/m^2. Ele não percebe que 30 s dariam apenas 60 J/m^2 e não acompanha o ciclo completo.
O aluno supõe que quanto mais longe, mais seguro, e escolhe a maior distância apresentada sem verificar se uma distância menor já atende ao limite. Não percebe que a questão pede a menor distância segura.
Em 60 s, a embalagem recebe 2,0 x 60 = 120 J/m^2. A 2,0 m, a irradiância é 0,05 W/m^2 e a dose do técnico é 3,0 J/m^2.
Raio-X da questão
radiação UVC, dose, irradiância, segurança
avaliacao
energia de fótons · lei do inverso do quadrado
estude cálculo de energia de fótons, irradiância e dose de radiação
confundir energia do fóton com dose total ou não aplicar corretamente a lei do inverso do quadrado para irradiância.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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