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ENEM 2020 Questão da luz na água e calor

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Mensagem por MtrdX Seg 25 Jan 2021, 01:35

Relembrando a primeira mensagem :

Herschel, em 1880, começou a escrever sobre a condensação da luz solar no foco de uma lente e queria verificar de que maneira os raios coloridos contribuem para o aquecimento. Para isso, ele projetou sobre um anteparo o espectro solar obtido com um prisma, colocou termômetros nas diversas faixas de cores e verificou nos dados obtidos que um dos termômetros iluminados indicou um aumento de  temperatura maior para uma determinada faixa de frequências.
SAYURI, M.; GASPAR, M. B. Infravermelho na sala de aula. Disponível em: www.cienciamao.usp.br. Acesso em: 15 ago. 2016 (adaptado).

Para verificar a hipótese de Herschel, um estudante montou o dispositivo apresentado na figura. Nesse aparato, cinco recipientes contendo água, à mesma temperatura inicial, e separados por um material isolante térmico e refletor são posicionados lado a lado (A, B, C, D e E) no interior de uma caixa de material isolante térmico e opaco. A luz solar, ao entrar na caixa, atravessa o prisma e incide sobre os recipientes. O estudante aguarda até que ocorra o aumento da temperatura e a afere em cada recipiente.

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Senhores, gostaria de saber da vossa opinião sobre essa questão

Eu marquei a alternativa (E) pensando na hora em lei de Planck (E = h . f) sendo assim a luz violeta transmitiria mais energia esquentando a água, além de considerar que o material é opaco logo absorveria mesmo essa energia.

Há divergências sobre ser a (A), vermelha, mesmo de menor energia na onda ela teria maior capacidade de interação nas moléculas de água pelo maior comprimento de onda.


Última edição por MtrdX em Ter 26 Jan 2021, 17:41, editado 1 vez(es)
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Mensagem por Giovana Martins Ter 26 Jan 2021, 18:43

Muito obrigada por editar a postagem, MtrdX Smile.
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Mensagem por marcosprb Ter 26 Jan 2021, 21:09

@MtrdX escreveu:
Realmente acredito que essa questão tenha favorecido quem não sabia nada e chutou entre A e E, muitos seguiram o nosso raciocínio e terminam na E.
Tem razão. Meu professor falou que essa questão poderia aparecer no ITA. Foi muito estranho o Enem ter cobrado isso.
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Mensagem por RAFA&L Qua 27 Jan 2021, 11:44

Realmente, só acertou a questão quem realmente sabia sobre o experimento de descoberta do infravermelho (tenho certeza que nem 1% sabia);
ou quem não sabia nada sobre física quântica e, mais especificamente, sobre a fórmula E=hf. Acabaram chutando A porque relacionaram o infravermelho ao calor.

Triste...

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Mensagem por Alexsbarros Qua 27 Jan 2021, 15:28

Olá, pessoal!
Primeiramente sobre a questão, bastaria ter em mente que os raios infravermelhos são os responsáveis pelo aquecimento real dos objetos, enquanto os ultravioletas têm outras infindáveis aplicações. Não que os ultravioleta não aqueçam, mas é muito pouco perto dos infravermelho.
Sobre o pensamento E=hf, acho que a confusão é cabível mesmo, mas acho muito querer usar esse conceito de quantização de energia do fóton para explicar o aquecimento.
Abraço.

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Mensagem por Guilherme Zanetti Qua 27 Jan 2021, 15:52

Olá

A resposta correta é a A

As ondas infravermelhas são ondas de calor, e como o próprio nome aponta, são ondas cujas frequências situam-se abaixo da frequência do vermelho

Não era necessário saber efeito fotoelétrico de Einstein, tampouco sobre a teoria de Planck.

Bastava saber que frequências mais próximas do vermelho são as responsáveis por aquecer o corpo, pois são ondas que transmitem calor.

Espero ter ajudado.
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Mensagem por edmarbt Qui 28 Jan 2021, 23:27

Prezados,

Vejam o seguinte link https://www.webarcondicionado.com.br/temperatura-de-cor-qual-absorve-mais-calor#:~:text=Ou%20seja%2C%20um%20material%20vermelho,tem%20mais%20energia%20sendo%20absorvida. Apesar de ter explicações simples, são apresentados os motivos para que se escolha a alternativa A como a correta quando uma questão desse tipo é abordada.  Observem, para reforço de ideias, a parte inicial do texto em https://brasilescola.uol.com.br/fisica/absorcao-da-luz.htm. Espero ter ajudado. 

Abraços.

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Mensagem por Xm280 Sex 29 Jan 2021, 05:01

Olá, vim adicionar uma resposta interessante que achei nesse site:

https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=duvida-sobre-o-experimento-de-herschel-e-a-descoberta-do-infravermelho

O autor é Fernando Lang Silveira, professor titular da UFRGS. Tirou a minha dúvida pelo menos.

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ENEM 2020 Questão da luz na água e calor - Página 2 Empty Re: ENEM 2020 Questão da luz na água e calor

Mensagem por OverLocker Sex 29 Jan 2021, 18:11

Em primeiro lugar, não é suficiente saber a energia do fóton. É necessário saber como se dá o processo de interação entre o fóton e a matéria. Pode ser que fóton interaja, transformando a sua energia eletromagnética em energia interna no absorvedor, ou simplesmente não interaja ao se refletir e refratar no meio. Em resumo, boa parte dessa área de estudo é empírica, ou seja, alguém precisa ir lá e medir com espectrômetros. Os resultados podem se dar em termos de coeficientes de atenuação ou absorção, que informam com que grau a energia ou intensidade da onda é “perdida” no meio, e que dependem geralmente do material e da frequência da onda.

Nessa imagem abaixo, que retirei de um artigo, é possível ver que o coeficiente de absorção da água líquida é de cerca de 2 ordens de grandeza maior na região do infravermelho próximo do que no UV próximo (de 380nm até 200nm).
ENEM 2020 Questão da luz na água e calor - Página 2 Light-10


Além disso, há outro fator importante: no espectro da luz solar, a atmosfera absorve em algum grau o espectro além do UVB (menor que 280 nm). Assim, a energia incidente da parte do IR é maior que a do UV. Abaixo, está uma figura retirada de outro artigo (a parte vermelha é o espectro no nível do mar):
ENEM 2020 Questão da luz na água e calor - Página 2 Solar_Spectrum


Em outras palavras: A água absorve mal a pequena faixa de ultravioleta que chega até o solo. Quem se supera no aumento da temperatura é o infravermelho.

Observem que se o espectro da Sol, que chega até o solo, se estendesse para bem menos de 100 nm, haveria sobreposição no pico do lado esquerdo da primeira figura. E nessa situação, a resposta da questão seria o ultravioleta.

Minha opinião: é difícil acertar sem ter visto esses gráficos

OverLocker
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