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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 41 (2º semestre) da UFG 2013

2º semestre · Física: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico

O texto a seguir deverá ser utilizado para responder às questões 41 e 42. · 1ª etapa

A fotossíntese é um processo pelo qual as plantas e alguns micro-organismos utilizam energia luminosa para produzir carboidratos, de acordo com a equação química não balanceada a seguir.

CO_2 + H_2O + Energia\ luminosa \rightarrow C_6H_{12}O_6 + O_2

Nas plantas, a fotossíntese ocorre nos cloroplastos devido à absorção da luz. Em laboratório, é possível reproduzir a fotossíntese empregando luz vermelha monocromática (\lambda = 700\ nm). Nesse processo, 8 fótons são consumidos para cada molécula de dióxido de carbono.

Dados:
Constante de Planck: \text{h} = 6{,}6 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz: \text{c} = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m/s}
Número de Avogrado: \text{N}_\text{A} = 6{,}0 \times 10^{23}

Quantos fótons, em mols, são necessários para consumir 1 mol de \ce{CO2} e qual é o carboidrato produzido nesse processo?

  1. A
    6 mols e celulose.
  2. B
    6 mols e clorofila.
  3. C
    8 mols e glicose.
  4. D
    48 mols e clorofila.
  5. E
    48 mols e glicose.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O enunciado diz que 8 fótons são consumidos para cada molécula de \ce{CO2}. Essa proporção vale também para quantidades maiores: se multiplicamos as moléculas por N_A, os fótons também ficam multiplicados por N_A. Então, para cada mol de \ce{CO2} (que tem N_A moléculas), são consumidos 8 mols de fótons.

  1. Fótons por molécula de \ce{CO2}: 8.
  2. Moléculas em 1 mol de \ce{CO2}: 6{,}0\times10^{23}.
  3. Fótons consumidos: 8 \times 6{,}0\times10^{23} = 48\times10^{23} fótons.
  4. Em mols: \dfrac{48\times10^{23}}{6{,}0\times10^{23}} = 8 mols de fótons.

O valor 48 não é uma quantidade em mols, é o coeficiente que aparece antes de dividir por N_A.

O carboidrato é o produto da equação: \ce{C6H12O6}, a glicose. A celulose é um polímero da glicose, e a clorofila é o pigmento que absorve a luz, não um carboidrato.

Portanto, são necessários 8 mols de fótons e o carboidrato produzido é a glicose.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa E engana ao trazer a glicose correta junto de 48, que vem de multiplicar 8 por 6 em vez de reconhecer que 8 fótons por molécula equivalem a 8 mols por mol.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa 6 mols (número de carbonos da glicose, sem relação com os fótons) e cita celulose, que é um polímero, não o produto da equação.
  • B6 mols não decorre dos dados e a clorofila é pigmento, não carboidrato.
  • D48 mols resulta de multiplicar 8 por 6 sem relação com o enunciado, e a clorofila não é carboidrato.
  • EIdentifica a glicose corretamente, mas erra a quantidade: 48 é o coeficiente antes de dividir por N_A, não o número de mols.

Assunto: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico.

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Ver como caiu na prova Questão 41 no caderno 1ª etapa da UFG 2013

Fonte: UFG 2013 · 2º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗