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Questão 85 (CFS 2) da EEAR 2024

CFS 2 · Física: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico

– O gráfico a seguir representa quatro curvas (A, B, C e D) da intensidade da radiação emitida, em função do comprimento de onda, de um mesmo corpo negro com quatro valores de temperatura diferentes.

Assinale a alternativa que indica corretamente a curva correspondente a maior temperatura.

Gráfico da intensidade da radiação em função do comprimento de onda para quatro curvas de corpo negro, rotuladas de baixo para cima por A, B, C e D, com picos sucessivamente maiores e deslocados para a esquerda.

  1. A
    A
  2. B
    B
  3. C
    C
  4. D
    D
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Resolução comentada

Um corpo negro emite radiação em todos os comprimentos de onda, e a forma da curva depende só da temperatura. Duas leis ajudam a ler o gráfico.

  1. Lei de Stefan-Boltzmann: a potência total emitida por área é P/A = \sigma T^4. Ela corresponde à área sob a curva. Quanto maior a temperatura, maior a área.

  2. Lei do deslocamento de Wien: o comprimento de onda do pico satisfaz \lambda_{\text{máx}} \cdot T = \text{constante}. Quanto maior a temperatura, menor o \lambda do pico, ou seja, o pico se desloca para a esquerda.

No gráfico, a curva D é a que tem maior área sob ela e o maior pico de intensidade. Seu máximo está mais à esquerda, no menor comprimento de onda entre as quatro. A curva A é a oposta: é a mais baixa, tem a menor área e o pico mais à direita. As curvas B e C ficam em posições intermediárias.

As duas leis apontam para a mesma curva. A de maior temperatura é a D.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA tem a menor intensidade e o pico no maior comprimento de onda, logo é a de menor temperatura.
  • BB é a segunda de menor intensidade e tem pico à direita de C e D, então sua temperatura é baixa.
  • CC é a segunda mais quente; seu pico é menor e um pouco mais à direita que o de D.

Assunto: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico.

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Fonte: EEAR 2024 · CFS 2. Prova oficial ↗