Em uma estação de tratamento, uma equipe compara uma lâmpada ultravioleta usada na desinfecção da água com um…

Questão

Em uma estação de tratamento, uma equipe compara uma lâmpada ultravioleta usada na desinfecção da água com um painel de LED azul empregado no monitoramento visual do processo. Para a atividade, considere as frequências aproximadas de 1,0 x 10^15 hertz para a radiação ultravioleta e 6,0 x 10^14 hertz para a luz azul. Uma estudante afirma: “Como a lâmpada ultravioleta tem frequência maior, ela desinfeta a água em menos tempo, independentemente da potência do equipamento e do volume tratado”. Com base nas informações, avalie a afirmação da estudante, relacionando a frequência das radiações à energia por fóton e à conclusão sobre o tempo de desinfecção.

1. A) A afirmação não é sustentada pelos dados: a radiação ultravioleta tem maior frequência e maior energia por fóton, mas a lâmpada pode fornecer menos energia total à água que o painel de LED, de modo que a luz azul pode desinfetar em menos tempo.
2. B) A afirmação é sustentada: a radiação ultravioleta tem maior frequência e, portanto, maior energia por fóton que a luz azul, o que garante a desinfecção em menos tempo, independentemente da potência e do volume tratado.
3. C) A afirmação não é sustentada pelos dados: embora a radiação ultravioleta tenha maior frequência que a luz azul, essa diferença não permite comparar a energia por fóton, que depende da potência do equipamento e do volume de água tratado.
4. D) A afirmação não é sustentada pelos dados: a luz azul tem maior frequência e, portanto, maior energia por fóton que a radiação ultravioleta, mas o tempo de desinfecção depende também da dose recebida e das condições de exposição.
5. E) A afirmação não é sustentada pelos dados: a radiação ultravioleta tem maior frequência e, portanto, maior energia por fóton que a luz azul, mas o tempo de desinfecção também depende da dose recebida e das condições de exposição, não podendo ser determinado apenas pela frequência.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. A energia de cada fóton é dada por E = h x f, em que h é a constante de Planck. Logo, a energia por fóton é diretamente proporcional à frequência. Passo 2: A radiação ultravioleta tem frequência de 1,0 x 10^15 Hz e a luz azul de 6,0 x 10^14 Hz. Portanto, o fóton ultravioleta carrega cerca de 1,67 vez mais energia que o fóton azul. Passo 3: Esse dado, porém, não basta para concluir sobre o tempo de desinfecção. A dose recebida pela água depende da energia total entregue por unidade de tempo (potência), do tempo de exposição, da intensidade e do volume tratado. Frequência sozinha não determina o tempo, por isso a afirmação da estudante não é sustentada. Passo 4: A alternativa A está errada porque afirma que a luz azul pode desinfetar mais rápido, uma conclusão específica que o enunciado não sustenta, já que o LED azul é usado apenas no monitoramento visual. A alternativa B está errada porque ignora potência, volume e dose, que são decisivos. A alternativa C está errada porque a energia por fóton depende apenas da frequência, e não da potência nem do volume. A alternativa D está errada porque inverte a comparação: a ultravioleta é que tem maior frequência e maior energia por fóton. Passo 5: Conclusão: a alternativa E é a única que relaciona corretamente a frequência à energia por fóton e reconhece que o tempo de desinfecção depende da dose e das condições de exposição, não podendo ser determinado apenas pela frequência. O gabarito oficial está correto.

💡 Dica: Use E = h·f para comparar a energia por fóton; não confunda isso com dose total ou tempo de tratamento.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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