PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 24 do ENEM 2008

Prova · Física: Ondas eletromagnéticas e espectro

A passagem de uma quantidade adequada de corrente elétrica pelo filamento de uma lâmpada deixa-o incandescente, produzindo luz. O gráfico abaixo mostra como a intensidade da luz emitida pela lâmpada está distribuída no espectro eletromagnético, estendendo-se desde a região do ultravioleta (UV) até a região do infravermelho.

Gráfico da intensidade da radiação em função do comprimento de onda em micrômetros, variando de 0,2 a 2,0. Há uma faixa sombreada entre aproximadamente 0,4 e 0,8 micrômetros indicada como "visível", precedida por "UV" e sucedida por "infravermelho (calor)". Uma curva de emissão contínua sobe a partir de 0,3, atinge o pico próximo a 0,9 e decresce suavemente até 2,0.

A eficiência luminosa de uma lâmpada pode ser definida como a razão entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a quantidade total de energia gasta para o seu funcionamento. Admitindo-se que essas duas quantidades possam ser estimadas, respectivamente, pela área abaixo da parte da curva correspondente à faixa de luz visível e pela área abaixo de toda a curva, a eficiência luminosa dessa lâmpada seria de aproximadamente

  1. A
    10%.
  2. B
    15%.
  3. C
    25%.
  4. D
    50%.
  5. E
    75%.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

A eficiência é a razão entre duas áreas: a área sob a curva na faixa visível (de 0{,}4 a 0{,}8\ \mu\text{m}) e a área sob a curva inteira (de 0{,}3 a 2{,}0\ \mu\text{m}). Vamos estimar essas áreas contando os quadradinhos da grade do gráfico.

  1. Visível: a curva sobe de zero, em 0{,}3, até cerca de 0{,}8 da altura máxima em 0{,}6, e chega perto do pico em 0{,}8. Entre 0{,}4 e 0{,}8 a altura média é de uns 60\% do pico, e a largura é 0{,}4\ \mu\text{m}. Isso dá cerca de 0{,}4 \times 0{,}6 \approx 0{,}24 em unidades de (pico × μm).

  2. Total: a curva tem largura de cerca de 1{,}7\ \mu\text{m} e altura média em torno de 0{,}5 do pico, pois ela cai devagar até 2{,}0. Isso dá cerca de 0{,}85 a 1{,}0 na mesma unidade.

  3. Razão:

\frac{0{,}24}{\approx 1{,}0} \approx 0{,}25

Ou seja, algo em torno de 20\% a 25\%. Pela grade, a faixa visível ocupa aproximadamente um quarto da área total; a maior parte da energia está no infravermelho (calor), à direita do pico.

A alternativa mais próxima é 25\%.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ASubestima a área visível, que é bem maior que um décimo da área total.
  • BTambém subestima a área visível; a faixa ocupa cerca de um quarto do total.
  • DDaria à faixa visível metade da área, mas a maior parte da área está no infravermelho, após o pico.
  • EInverte a ideia: seria a fração do calor, não da luz visível, e ainda assim exagerada.

Assuntos: Ondas eletromagnéticas e espectro, Potência e rendimento.

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