ENEM 2020 — questão 131 de Física
Enunciado em texto
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.
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.
Na figura, a luz solar entra na caixa, atravessa o prisma e se decompõe; a faixa do espectro visível se estende do vermelho, do lado do recipiente A, ao violeta, do lado do recipiente E.
Em qual dos recipientes a água terá maior temperatura ao final do experimento?
a) A b) B c) C d) D e) E
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: em qual recipiente a água esquenta mais — reproduzindo a experiência com que Herschel descobriu o infravermelho.
Passo 1 — o que o prisma faz. A luz branca do Sol é uma mistura. Ao atravessar o prisma, cada frequência sofre um desvio diferente (dispersão): o violeta desvia mais, o vermelho desvia menos. Por isso as cores saem separadas em leque.
Passo 2 — a chave: o espectro não acaba onde o olho para de ver. Além do vermelho, num desvio ainda menor, continua chegando radiação que os olhos não enxergam: o infravermelho. A figura mostra o espectro visível terminando no vermelho do lado do recipiente A — e o A está justo além dessa borda.
Passo 3 — por que ali é o mais quente. O infravermelho é a faixa que as moléculas de água absorvem com mais eficiência, convertendo radiação em agitação térmica. O termômetro colocado depois do vermelho sobe mais do que os que estão dentro das cores visíveis.
Resposta: alternativa A.
O que Herschel descobriu em 1800, e por que isso é uma das grandes histórias da física: ele pôs um termômetro fora do espectro visível, esperando que servisse de controle — um lugar onde "não chega luz", para comparar. Foi o que mais aqueceu. Ele não estava procurando uma radiação invisível: tropeçou nela porque mediu o lugar onde achava que não havia nada. Foi a primeira evidência de que o espectro eletromagnético é maior do que a visão humana.
O detalhe que a questão exige e que muita gente perde: é preciso olhar a figura, não só o texto, para ver de que lado está o vermelho. Se o violeta estivesse do lado do A, a resposta seria E. A física da questão não decide sozinha — a leitura do desenho decide.
A ideia em uma frase: o espectro continua depois do vermelho, e é exatamente ali que a água esquenta mais.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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