UEM 2011 (Inverno) — questão 37 de Física
Enunciado em texto
Entre 1900 e 1905, Max Planck e Albert Einstein propuseram que a energia das radiações (ondas eletromagnéticas) era transmitida na forma de pacotes chamados quanta ou fótons, de energia hf (ou E = hf), em que h é uma constante e f é a frequência da onda eletromagnética. Por volta de 1915, a teoria da relatividade, protagonizada por Einstein, postulou que um corpo possui energia mesmo em repouso, apenas porque tem massa (E = mc²), sendo m a massa do corpo e c a velocidade da luz no vácuo. Sobre essas informações e os modelos atômicos, assinale o que for correto.
(01) A expressão , que traduz a ideia de que qualquer corpo de massa m possui energia mesmo em repouso, é dramaticamente comprovada pela energia liberada em explosões de artefatos nucleares.
(02) Ao igualar as energias nas expressões apresentadas no enunciado acima, vemos que . Isso implica que qualquer corpo de massa m em movimento possui propriedades ondulatórias.
(04) A expressão remete à dualidade onda-partícula do elétron, já que o elétron possui massa, e isso remete ao modelo atômico atual.
(08) O modelo atômico de Böhr, que incorpora as ideias de Planck e Einstein, sugeriu mudanças não só na natureza nuclear de um átomo, mas também em sua eletrosfera.
(16) O modelo atômico atual utiliza 5 números quânticos para descrever a probabilidade de se localizar um elétron ao redor de um núcleo.
(Enunciado: Vestibular UEM 2011 (Inverno) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre a quantização da energia, a equivalência massa-energia e os modelos atômicos.
(01) Verdadeira. Na fissão de uma bomba atômica, a massa dos produtos é um pouco menor que a dos reagentes; essa pequena diferença de massa, multiplicada por (enorme), é a energia liberada.
(02) Verdadeira. É o raciocínio de De Broglie: se a radiação, que é onda, tem comportamento de partícula (), a matéria, que tem massa e energia (), deve ter comportamento de onda. Associando as duas expressões, ele atribuiu a toda partícula uma frequência e um comprimento de onda, , depois confirmados na difração de elétrons.
(04) Verdadeira. A dualidade onda-partícula do elétron (De Broglie) é a base da mecânica quântica, sobre a qual se constrói o modelo atômico atual, com o elétron descrito por uma onda (orbital).
(08) Falsa. O modelo de Bohr manteve o núcleo de Rutherford; a mudança foi na eletrosfera: órbitas com energias quantizadas e emissão ou absorção de fótons () nos saltos entre elas.
(16) Falsa. São quatro números quânticos: principal, secundário (azimutal), magnético e de spin.
Atenção: igualar a não é uma dedução rigorosa; é a associação heurística que guiou De Broglie. As afirmações (02) e (04) estão corretas quanto à conclusão: toda partícula em movimento tem propriedades ondulatórias.
⚠️ A armadilha: na (08), atribuir ao modelo de Bohr uma mudança no núcleo. O núcleo continuou o de Rutherford; a novidade foi a quantização das órbitas dos elétrons.
A ideia em uma frase: luz tem caráter de partícula (E = hf) e matéria tem caráter de onda (De Broglie); a massa é uma forma de energia (E = mc²).
Resposta: soma 07 (01 + 02 + 04).
Vídeo em breve
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