Mdulo-07

Fsica Moderna

TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO

O Programa Nacional de Iluminao Pblica Eficiente (ReLuz), implementado a partir da crise de energia do ano de 2001, incentiva a troca de lmpadas a vapor de mercrio por lmpadas a vapor de sdio, que apresentam consumo reduzido de energia com mesma eficincia luminosa.

(Disponvel em: . Acesso em: 27 ago 2006. Adaptado.)

1. Sabendo que uma lmpada de vapor de sdio emite preferencialmente luz na cor laranja-amarelada, = 600 nm, pode-se afirmar que um fton emitido por essa lmpada apresenta uma energia de

Dados: h = 6,6 10 J.s; c = 3 10 m/s; 1nm = 10

a) 1,1 10 J.

b) 2,2 10 J.

c) 3,3 10 J.

d) 4,4 10 J.

e) 5,5 10 J.

2.

Com base nos dados fornecidos no texto e considerando que a luz proveniente do Sol leva cerca de 8 minutos e 20 segundos para atingir a Terra, calcule a intensidade mdia aproximada da onda que transmite a energia gerada no Sol ao atingir a superfcie da Terra. A resposta correta :

a) 1,4 10 W/m

b) 5,6 10 W/m

c) 8,9 10 W/m

d) 1,4 10 W

e) 5,6 10 W

TEXTO PARA AS PRXIMAS 2 QUESTES.

O SOL

A energia solar gerada no ncleo do Sol. L, a temperatura (15.000.000C) e a presso (340 bilhes de vezes a presso atmosfrica da Terra ao nvel do mar) so to intensas que ocorrem reaes nucleares. Essas reaes transformam quatro prtons em uma partcula alfa. A partcula alfa aproximadamente 0,7% menos massiva do que quatro prtons. A diferena em massa expelida como energia e carregada at a superfcie do Sol, atravs de um processo conhecido como conveco, e liberada em forma de luz e calor. A energia gerada no interior do Sol leva um milho de anos para chegar superfcie. A cada segundo, 700 milhes de toneladas de hidrognio so convertidos em hlio. Durante esse processo, 4,4 milhes de toneladas de energia pura so liberados; portanto, com o passar do tempo, o Sol est se tornando mais leve.

3.

Considerando os dados fornecidos no texto, pode-se afirmar que a potncia irradiada pelo sol :

a) 13 10 W.

b) 1,1 10 W.

c) 3,96 10 W.

d) 1,1 10 W.

e) 3,96 10 W.

4. Um eltron e um psitron, de massa m = 9,11 10 kg, cada qual com energia cintica de 1,20 MeV e mesma quantidade de movimento, colidem entre si em sentidos opostos. Neste processo colisional as partculas aniquilam-se, produzindo dois ftons e . Sendo dados: constante de Planck h = 6,63 10 J.s; velocidade da luz c = 3,00 10 m/s; 1 eV = 1,6 10 J; 1 femtometro = 1 fm = 1 10 m, indique os respectivos valores de energia E e do comprimento de onda dos ftons.

a) E = 1,20 MeV; = 2435 fm

b) E = 1,20 MeV; = 1035 fm

c) E = 1,71 MeV; = 726 fm

d) E = 1,46 MeV; = 0,28 10 fm

e) E = 1,71 MeV; = 559 fm

5. A energia que as estrelas e o Sol irradiam por bilhes de anos nasce da reao nuclear conhecida como FUSO.

Essa acontece no interior das estrelas sob altssimas temperaturas. De uma forma simplificada, podemos dizer que dois duterons (ncleos do deutrio, ou hidrognio pesado, formado por um prton e um nutron) se unem (fundem) dando origem a um ncleo de hlio.

A relao E = m . c, que expressa a relao entre massa e energia, pode ser lida como: "a cada variao E de energia corresponde uma variao m de massa e vice-versa". Por outro lado, c representa o valor da velocidade da luz no vcuo.

Considerando a massa de cada duteron como m, e a massa do ncleo de hlio como 1,99 m, correto afirmar que, no processo de fuso de dois duterons em um ncleo de hlio,

a) houve ganho de massa.

b) a diferena de massa foi 0,99 m.

c) a energia liberada na fuso aumenta a massa total do Sol.

d) a energia liberada na fuso no altera a massa total do Sol.

e) a energia liberada na fuso diminui a massa total do Sol.

6. A anlise da espectroscopia de emisso da radiao de um planeta tem seu espectro de emisso (transies eletrnicas, dos eltrons em nveis mais excitados para os de mais baixa energia) ilustrado na figura a seguir, na qual as linhas espectrais das quatro primeiras transies esto em ordem crescente de tamanho para cada elemento presente na amostra.

A tabela a fornece a energia das transies de alguns elementos qumicos na regio pelo espectro, em termos de comprimentos de onda.

Com base no espectro de emisso e nos dados da tabela, conclui-se que esse planeta contm os seguintes elementos:

a) H, Ge , Sb e Sn.

b) H, Se, Si e Sn.

c) Au, Ga, Se e Sb.

d) Au, Ga, Ge e Hg.

e) H, Sb, Si e Hg.

7. Em 2007, completou-se 20 anos do acidente radiolgico com o csio 137 em Goinia. No ano do acidente, 20 g de cloreto de csio 137, por total desconhecimento do contedo e de suas conseqncias, foram liberados a cu aberto, provocando um dos maiores acidentes radiolgicos de que se tem notcia. Aps a tragdia, o dejeto radioativo foi armazenado num local prximo cidade de Abadia de Gois. O grfico a seguir mostra a curva de decaimento radioativo do csio.

A partir do ano de 2007 e com base nos dados fornecidos, a quantidade em gramas do sal CsC nos resduos, aps o tempo equivalente a uma meia-vida do csio 137, ser, aproximadamente,

a) 5,0.

b) 6,4.

c) 8,0.

d) 10,0.

e) 12,8.

8. Considere as afirmativas a seguir.

I. O tempo transcorre da mesma maneira em qualquer referencial inercial, independente da sua velocidade.

II. O comprimento dos corpos diminui na direo do movimento.

III. Quando a velocidade de um corpo tende velocidade da luz (c), sua massa tende ao infinito.

De acordo com seus conhecimentos sobre Fsica Moderna e as informaes dadas, est(o) correta(s) a(s) afirmativa(s)

a) I e III.

b) I e II.

c) II e III.

d) I, II e III.

e) II.

9. O efeito fotoeltrico foi descoberto experimentalmente por Heinrich Hertz em 1887. Em 1905, Albert Einstein props uma explicao terica para esse efeito, a qual foi comprovada experimentalmente por Millikan, em 1914. Essa comprovao experimental deu a Einstein o prmio Nobel de Fsica de 1921. Em relao a esse efeito, assinale a alternativa correta.

a) O efeito fotoeltrico ocorre quando um eltron colide com um prton.

b) A teoria de Einstein considerou que a luz nesse caso se comporta como uma onda.

c) Esse efeito observado quando ftons atingem uma superfcie metlica.

d) Esse efeito utilizado para explicar o funcionamento de fontes de laser.

e) Inexistem aplicaes tecnolgicas desse efeito em nosso cotidiano, pois ele ocorre somente no nvel atmico.

10. O efeito fotoeltrico usado em dispositivos para controlar o funcionamento das lmpadas nos postes de iluminao pblica. Tal efeito evidencia a natureza

a) transversal de onda eletromagntica.

b) longitudinal de onda eletromagntica.

c) ondulatria da luz.

d) corpuscular da luz.

e) vibracional da luz.

GABARITO

1. [C]

2. [A]

3. [E]

4. [C]

A energia de cada fton a energia total de cada partcula, ou seja, a energia cintica acrescida da energia de repouso.

A energia de repouso dada por m.c. Assim:

9,11 .10.(3.10) = 8,20.10J

Convertendo para MeV:

(8,20.10)/(1,6.10) = 512500 eV = 0,51 MeV

A energia de cada fton ser:

1,20 + 0,51 = 1,71 MeV

Esta energia define o comprimento de onda do fton, pois E = h.f.

1,71.10.1,6.10 = 6,63.10.f

f = 4,13.10 Hz

Mas

c = .f

3.10 = .4,13.10

= 3.10/4,13.10 = 7,26.10 m = 726 fm

5. [E]

6. [D]

7. [B]

8. [C]

9. [C]

10. [D]

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