UEM 2020 (Conhecimentos Específicos) — questão 31 de Física
Enunciado em texto
Assinale o que for correto sobre propriedades básicas dos elétrons e dos átomos não ionizados, no contexto da física quântica. Na análise, desconsidere movimentos de translação desses átomos.
(01) Os elétrons podem ser totalmente caracterizados considerando-se que eles se comportam como partículas muito pequenas com trajetórias bem definidas, massa diferente de zero e carga negativa.
(02) Um elétron livre da ação de qualquer força poderia ter, a princípio, qualquer valor não negativo de energia cinética.
(04) Um átomo pode ter apenas certos valores discretos de energia.
(08) Um átomo que se encontra no estado fundamental pode passar para um estado excitado se receber de uma fonte externa uma energia igual à diferença entre as energias desses dois estados.
(16) Um átomo que se encontra em um estado excitado tende a voltar para o estado fundamental por meio de uma única transição ou por meio de transições menores associadas a estados de energia intermediários.
(Enunciado: Vestibular UEM 2020, Conhecimentos Específicos — 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 ideias básicas da física quântica sobre elétrons e átomos.
(01) Falsa. Na física quântica o elétron também se comporta como onda (difração de elétrons) e não tem trajetória bem definida (princípio da incerteza). O modelo de “bolinha com trajetória” não o caracteriza totalmente.
(02) Verdadeira. A quantização surge quando o elétron está confinado (preso num átomo, por exemplo). Livre, ele pode ter qualquer energia cinética maior ou igual a zero: o espectro é contínuo.
(04) Verdadeira. Desconsiderando a translação do átomo como um todo, a energia interna do átomo é quantizada: só certos níveis são permitidos.
(08) Verdadeira. Para subir de nível, o átomo precisa receber exatamente a diferença de energia entre os níveis (por exemplo, um fóton com ).
(16) Verdadeira. O átomo excitado volta ao fundamental emitindo energia, seja num único salto, seja em cascata, passando por níveis intermediários (cada salto emite um fóton de frequência correspondente).
⚠️ A armadilha: generalizar a quantização para o elétron livre. A energia só fica discreta quando a partícula está presa numa região.
A ideia em uma frase: preso no átomo, o elétron só tem energias discretas, e o átomo troca energia em saltos exatos entre níveis; livre, a energia é contínua.
Resposta: soma 30 (02 + 04 + 08 + 16).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.