ITA 2015 — questão 14 de Física

Gabarito AFísica moderna — isótopos, meia-vida, decaimento beta e efeito fotoelétricoProva de Física · testes 1 a 20
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 14 de Física do ITA 2015

Enunciado em texto

Constantes dadas na prova: Constante dos gases: R=8 J/(mol⋅K)R = 8\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}. Pressão atmosférica ao nível do mar: P0=100 kPaP_0 = 100\ \text{kPa}. Massa molecular do CO2=44CO_2 = 44 u. Calor latente do gelo: 80 cal/g. Calor específico do gelo: 0,5 cal/(g·K). 1 cal = 4×1074 \times 10^7 erg. Aceleração da gravidade: g=10,0 m/s2g = 10{,}0\ \text{m/s}^2.

Considere as quatro proposições seguintes:

I. Os isótopos 16O{}^{16}\text{O} e 18O{}^{18}\text{O} do oxigênio diferenciam-se por dois neutrons.

II. Sendo de 24000 anos a meia-vida do 239Pu{}^{239}\text{Pu}, sua massa de 600 g reduzir-se-á a 200 g após 72000 anos.

III. Um núcleo de 27Mg{}^{27}\text{Mg} se transmuta em 28Al{}^{28}\text{Al} pela emissão de uma partícula β\beta.

IV. Um fóton de luz vermelha incide sobre uma placa metálica causando a emissão de um elétron. Se esse fóton fosse de luz azul, provavelmente ocorreria a emissão de dois ou mais elétrons.

Então,

A) apenas uma das proposições é correta.

B) apenas duas das proposições são corretas.

C) apenas três das proposições são corretas.

D) todas elas são corretas.

E) nenhuma delas é correta.

(Enunciado: Vestibular ITA 2015, prova de Física — ITA.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).

Resolução comentada

O que a questão pede: contar quantas das quatro afirmações de física moderna estão certas.

I. Correta. Isótopos têm o mesmo número de prótons (8, no oxigênio). Os números de massa 16 e 18 diferem por 2, que são os 2 nêutrons a mais.

II. Errada. 72 000 anos são 3 meias-vidas de 24 000 anos. A massa cai à metade três vezes:

600→300→150→75 g600 \to 300 \to 150 \to 75\ \text{g}

Sobram 75 g, não 200 g. (Dividir 600 por 3 é o erro de tratar o decaimento como linear.)

III. Errada. Na emissão β⁻, um nêutron vira próton e sai um elétron: o número atômico sobe 1, mas o número de massa não muda. O magnésio-27 (Z = 12) vira alumínio-27 (Z = 13), não alumínio-28.

IV. Errada. No efeito fotoelétrico, cada fóton interage com um elétron. Um fóton azul tem mais energia que um vermelho, e o elétron sai com mais energia cinética, mas um fóton continua arrancando no máximo um elétron.

Só a I está correta.

⚠️ A armadilha: a IV. Luz mais energética arranca elétrons mais rápidos, e não mais elétrons. O número de elétrons depende do número de fótons, isto é, da intensidade da luz.

A ideia em uma frase: meia-vida é divisão por 2 a cada período; a emissão β não muda o número de massa; e no efeito fotoelétrico é um fóton para um elétron.

Resposta: alternativa A (apenas a I é correta).

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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