Questão 3 (2,0 pontos)
Relacione os temas dos artigos e vídeos:
- Eletricidade atmosférica
- Efeito piezoelétrico
- Desfibrilador
- LED
- Espectrometria de massa
com as seguintes afirmações:
(a) ( ) Aplicação de uma corrente elétrica para reverter arritmias.
(b) ( ) Ionização por eletrospray.
(c) ( ) O reverso envolve a deformação do material quando submetido a uma diferença de potencial.
(d) ( ) Auroras polares.
(e) ( ) Bandas de diferentes níveis energéticos.
(f) ( ) Deslocamento dos íons em presença de campo elétrico e magnético.
(g) ( ) Ruptura do dielétrico.
(h) ( ) Choques entre pequenas gotas de água e pedras de gelo.
(i) ( ) Surgimento de corrente elétrica em alguns cristais quando submetidos a pressões mecânicas.
(j) ( O componente mais importante é o capacitor.
com as seguintes afirmações:
(a) ( ) Aplicação de uma corrente elétrica para reverter arritmias.
(b) ( ) Ionização por eletrospray.
(c) ( ) O reverso envolve a deformação do material quando submetido a uma diferença de potencial.
(d) ( ) Auroras polares.
(e) ( ) Bandas de diferentes níveis energéticos.
(f) ( ) Deslocamento dos íons em presença de campo elétrico e magnético.
(g) ( ) Ruptura do dielétrico.
(h) ( ) Choques entre pequenas gotas de água e pedras de gelo.
(i) ( ) Surgimento de corrente elétrica em alguns cristais quando submetidos a pressões mecânicas.
(j) ( O componente mais importante é o capacitor.
Passo 1
O enunciado pede para relacionar cada tema listado com as afirmações fornecidas. Vou listar aqui, de forma clara, o que temos que relacionar (sem resolver ainda):
Temas:
Eletricidade atmosférica
Efeito piezoelétrico
Desfibrilador
LED
Espectrometria de massa
Afirmações:
Aplicação de uma corrente elétrica para reverter arritmias.
Ionização por eletrospray.
O reverso envolve a deformação do material quando submetido a uma diferença de potencial.
Auroras polares.
Bandas de diferentes níveis energéticos.
Deslocamento dos íons em presença de campo elétrico e magnético.
Ruptura do dielétrico.
Choques entre pequenas gotas de água e pedras de gelo.
Surgimento de corrente elétrica em alguns cristais quando submetidos a pressões mecânicas.
O componente mais importante é o capacitor.
Passo 2
Eletricidade atmosférica (
) — vou explicar os conceitos que aparecem nas afirmações que podem se relacionar com esse tema:
- Em nuvens de tempestade há separação de cargas por processos microscópicos; um mecanismo importante é o choque entre gotas de água e partículas de gelo (graupel). Isso é exatamente a afirmação
. Esse processo gera regiões com cargas opostas dentro da nuvem. - Quando a diferença de potencial entre regiões (ou entre nuvem e solo) ultrapassa a resistência do ar, ocorre a ruptura dielétrica do ar — é o raio. Isso corresponde à afirmação
(ruptura do dielétrico). - Auroras polares (
) estão associadas ao comportamento elétrico e magnético da alta atmosfera: partículas carregadas do vento solar precipitam guiadas pelo campo magnético terrestre, causando emissão luminosa. Mesmo que sejam fenômenos ligados ao vento solar e campo magnético, fazem parte do assunto “eletricidade/atividade elétrica na atmosfera” em materiais divulgativos.
Portanto, parasurgem fortes evidências para relacionar , e .
Passo 3
Efeito piezoelétrico (
) — precisamos distinguir efeito direto e efeito inverso e ligar às afirmações:
- Efeito piezoelétrico direto: quando alguns cristais (como quartzo) são pressionados, aparecem cargas elétricas / corrente elétrica. A afirmação
descreve exatamente isso: “Surgimento de corrente elétrica em alguns cristais quando submetidos a pressões mecânicas.” - Efeito piezoelétrico inverso (converso): ao aplicar uma diferença de potencial (tensão) ao cristal, ele se deforma mecanicamente (muda de forma). A afirmação
diz “O reverso envolve a deformação do material quando submetido a uma diferença de potencial.”, que é justamente o efeito inverso.
Expliquei os dois lados para você decorar: direto = pressão → carga; inverso = tensão → deformação. Assimcorresponde a e .
Passo 4
Desfibrilador (
) — o que é essencial num desfibrilador e qual afirmação bate com isso?
- Um desfibrilador funciona aplicando uma descarga elétrica controlada ao tórax para interromper ritmos cardíacos anormais e permitir que o marcapasso natural do coração recupere um ritmo normal. Isso é a afirmação
: “Aplicação de uma corrente elétrica para reverter arritmias.” - Na prática, o circuito do desfibrilador precisa armazenar energia e liberá-la em um pulso curto e poderoso; o componente-chave para armazenar essa energia é o capacitor. A energia armazenada em um capacitor é dada por
onde
é a energia,
é a capacitância e
é a tensão. Portanto a afirmação
“O componente mais importante é o capacitor.” também se aplica muito bem a
.
Logo corresponde a
e
.
Logo
Passo 5
LED (
) — explicação didática simples:
- Um LED (light-emitting diode) emite luz quando elétrons recombinam com lacunas (holes) em um semicondutor, passando da banda de condução para a banda de valência; a energia liberada aparece como fóton. Isso envolve níveis energéticos e bandas de energia. A afirmação
“Bandas de diferentes níveis energéticos.” descreve esse conceito básico de semicondutor e LED. - Podemos relacionar a energia do fóton à diferença de energia entre as bandas por
onde
é a energia do fóton,
é a constante de Planck e
é a frequência da luz. Assim
corresponde a
.
Passo 6
Espectrometria de massa (
) — dois pontos comuns em artigos e vídeos sobre esse tema:
- Uma técnica de ionização muito usada é o electrospray (eletrospray ionization, ESI), que gera íons a partir de soluções pulverizadas; isso é precisamente a afirmação
. - Após ionização, os íons são separados e analisados por seu comportamento em campos elétricos e magnéticos; o movimento e deflexão dos íons depende da força de Lorentz, dada por
onde
é a força sobre o íon,
sua carga,
o campo elétrico,
o campo magnético e
a velocidade do íon. Isso corresponde à afirmação
.
Portanto relaciona-se com
e
.
Portanto
Passo 7
Verificação rápida e finalização da associação: recapitulando mentalmente cada tema com suas afirmações e vendo que cada afirmação encontra sentido físico claro no tema indicado. Nada sobra sem explicação e cada afirmação se encaixa naturalmente nos temas que assinalei.