ENEM 2022 PPL — questão 109 de Física
Enunciado em texto
Detectores de fumaça baseados em ionização funcionam como se fossem um "nariz eletrônico", acusando a presença de moléculas incomuns (fumaça) em seu interior. Dentro do aparelho, conforme esquematizado na figura, existe uma câmara de ionização aberta para o ar (1) e preenchida com íons (2) formados pelos choques das moléculas do ar com as partículas emitidas pelo elemento químico amerício (²⁴³₉₅Am) (3). O amerício expele, no interior da câmara, pequenas partículas radioativas, chamadas partículas alfa, que são núcleos de átomos de ⁴₂He. Com o choque, são formados cátions e elétrons, que transitam em direções opostas entre dois eletrodos. Enquanto houver cátions e elétrons se movendo no interior da câmara, uma corrente se estabelece entre os eletrodos no circuito (4) e, por se considerar que tudo está bem, o alarme (5) permanece em silêncio.
Entretanto, se um incêndio acontecer, partículas de fumaça entram no detector e começam a obstruir a câmara de ionização (6). As partículas de fumaça se prendem aos íons, e o circuito no detector acusa essa mudança imediatamente (7), acionando o alarme (8). Assim que o incêndio é controlado, e a fumaça é removida, a câmara de detecção fica limpa, os íons voltam a se deslocar entre os eletrodos como antes, o circuito é desligado e o alarme para de tocar.
O sensor percebe a fumaça quando ela interrompe o(a)
a) fissão nuclear do gás hélio.
b) passagem de corrente elétrica.
c) transmutação das moléculas do ar.
d) decaimento radioativo do amerício.
e) fusão nuclear entre o hélio e o amerício.
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: o que exatamente a fumaça interrompe para o alarme disparar.
Passo 1 — como o detector funciona em silêncio. O amerício-241 emite partículas alfa. Elas colidem com as moléculas do ar dentro da câmara e as ionizam, criando cátions e elétrons livres. Com dois eletrodos ligados a uma fonte, esses portadores de carga se movem em sentidos opostos — e movimento ordenado de carga é corrente elétrica:
O ar da câmara, normalmente isolante, vira condutor porque está ionizado. Enquanto essa corrente existe, o circuito entende "tudo bem" e o alarme fica quieto.
Passo 2 — o que a fumaça faz. As partículas de fumaça são grandes e entram na câmara. Os íons se prendem a elas. Uma partícula de fumaça carregada é pesada e lenta demais para chegar ao eletrodo — os portadores de carga somem de circulação.
Passo 3 — a resposta é a corrente, não a radiação. O amerício continua emitindo alfa o tempo todo, com fumaça ou sem. O que muda é a corrente elétrica. E o próprio enunciado descreve o ciclo inteiro: quando a fumaça é removida, "os íons voltam a se deslocar entre os eletrodos como antes, o circuito é desligado e o alarme para de tocar".
Resposta: alternativa B (passagem de corrente elétrica).
Por que as outras caem:
(A) fissão nuclear do gás hélio: hélio é o núcleo da partícula alfa e é estável — não sofre fissão. Fissão é quebra de núcleo pesado.
(C) transmutação das moléculas do ar: ionizar é arrancar elétron da eletrosfera; transmutar exige mexer no núcleo e mudaria o elemento químico. Coisas diferentes.
(D) decaimento radioativo do amerício: ele continua decaindo exatamente igual — fumaça não interfere em núcleo. É a alternativa que mais confunde, porque o decaimento realmente existe na história; só não é ele que a fumaça interrompe.
(E) fusão nuclear entre hélio e amerício: exigiria temperaturas estelares.
A ideia em uma frase: a fumaça não desliga a radiação — ela sequestra os íons e derruba a corrente.
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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