Questão 125 do Enem 2024: por que a placa de saída de emergência brilha no escuro

Enem 2024 · 2º dia · caderno azul · Física · Física moderna

Nos outros cadernos: amarelo 98 · verde 126 · cinza 102

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C transições eletrônicas.

As placas que indicam saída de emergência brilham no escuro, pois apresentam substâncias que fosforecem na cor amarelo-esverdeada após exposição à luz ambiente, conforme a figura.

Placa de saída de emergência verde com o desenho de uma pessoa correndo em direção a uma porta, sobre fundo amarelo-esverdeado fosforescente

Esse fenômeno ocorre pela presença do sulfeto de zinco (ZnS), dopado com prata ou cobre, na superfície da placa.

Zinc Sulphide Phosphorescence. Disponível em: https://physicsopenlab.org. Acesso em: 8 nov. 2023 (adaptado).

O aparecimento do brilho nessas condições ocorre como consequência de

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Resolução comentada

O que a questão pede

Explicar por que a placa brilha no escuro, depois de ter ficado exposta à luz. O detalhe “no escuro” elimina tudo que depende de luz chegando no momento.

O modelo de Bohr resolve

Os elétrons de um átomo só podem ocupar certos níveis de energia. O brilho da placa acontece em duas etapas:

Absorção: a luz ambiente fornece energia, e elétrons do sulfeto de zinco saltam para níveis mais altos (estado excitado);
Emissão: os elétrons voltam para níveis mais baixos e liberam a diferença de energia como luz amarelo-esverdeada.

A cor depende da diferença de energia entre os níveis:

E = h \cdot f

Por que o brilho dura

Na fosforescência, a volta dos elétrons é lenta, porque eles ficam “presos” um tempo em níveis intermediários criados pelos átomos de prata ou cobre misturados ao ZnS (a dopagem). Por isso a placa continua brilhando minutos depois que a luz se apaga, diferente da fluorescência, em que a emissão para quase na hora.

O mesmo mecanismo de “elétron sobe e desce” explica as cores dos fogos de artifício e o teste de chama: cada elemento emite cores características.

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Colisões entre átomos aquecem o material, mas não fazem uma placa fria brilhar no escuro por minutos. (12,7% marcaram)
B
Átomos não têm cor própria que "acende". A cor da luz emitida vem justamente da energia liberada na transição dos elétrons. (14,2% marcaram)
D
Reações nucleares mexem no núcleo do átomo e liberariam radiação perigosa. O brilho da placa é inofensivo e vem da eletrosfera, não do núcleo. (6,6% marcaram)
E
Foi a mais marcada, de longe. Mas reflexão só acontece enquanto há luz chegando. No escuro não há luz para refletir, e mesmo assim a placa brilha: ela está emitindo luz, não refletindo. (48,6% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 3.002.203 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 604 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 29ª mais difícil de 44 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram17,6%dos candidatos marcaram a C

Habilidade 22 · Competência 6Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais.

Como os candidatos responderam

A12,7%
B14,2%
C17,6% ✓ gabarito
D6,6%
E48,6% mais marcada

Em branco: 0,1% · Mais de uma marcada: 0,2%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 5007,4%
500 a 60018%
600 a 70070,3%
700 ou mais98,7%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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