Artigo ENEM
Lâmpadas Incandescentes – uma visão química
Prof.: Thiago Magalhães Farias Menezes
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1. Justificativa do Tema:
As lâmpadas incandescentes serão retiradas do mercado no Brasil até 2016. A portaria inter ministerial de 06/01/2011 define as condições para o fim da velha lâmpada de filamento criada por Thomas Edison há mais de cem anos.
2. Estudo dos Componentes da lâmpada:
( Figura retirada do site: http://caroldaemon.blogspot.com/2011/01/o­banimento­das­lampadas­
incandescentes.html )
– Filamento de Tungstênio: o filamento precisa ao mesmo tempo ser fino e ter um ponto de fusão alto: fino para aumentar a resistência à passagem de corrente elétrica e assim esquentar mais, e ter um ponto de fusão alto para que o filamento não derreta ao atingir as temperaturas necessárias para iluminar o local; o tungstênio além de possuir alto ponto de fusão, possui baixa volatilidade e trata­se de um metal duro.
Obs1: A radiação térmica tem origem no movimento caótico dos átomos de tungstênio que constituem o corpo emissor. Se estiver suficientemente aquecido, parte dessa radiação será na faixa da luz visível ( luz branca de tom levemente amarelado) .
Obs2: Tungstênio – Ponto de Fusão: 3410oC e Ponto de Ebulição: 5900oC
Obs3: Faixa de temperatura em que opera uma lâmpada incandescente: 2427oC e 2827oC.
– Gás Inerte: normalmente o gás nitrogênio ou argônio, possui duas finalidades importantes: a) transportar o calor desprendido pelo filamento quente ( corrente de convecção ); b) redução da porcentagem de átomos de tungstênio na forma de vapor: quando um átomo de tungstênio passa para forma de vapor as chances de colidir com um átomo ou molécula do gás inerte são grandes, fazendo com que ele volte para o filamento, onde se juntará novamente à estrutura sólida.
– Suporte de Molibdênio: Molibdênio – Ponto de Fusão: 2623oC e Ponto de Ebulição: 4693oC
3. Curiosidades:
­ Ligações muito freqüentes reduzem a vida útil da lâmpada, pois o filamento geralmente não apresenta um diâmetro constante. Acorrente de partida causa aquecimento excessivo e localizado nos pontos onde a seção do filamento apresenta constrições, provocando seu rompimento. ­ A vida útil de uma lâmpada incandescente comercial é da ordem de 1000 horas.
­ O bulbo apresenta diversos formatos, sendo a forma de pêra a mais comum, podendo ser transparente ou com revestimento interno de fósforo neutro difusor.
­ A pressão interna em uma lâmpada incandescente é por volta de 0,8 atm.
4. Exercícios Relacionados:
Competência de área 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá­los em diferentes contextos.
H18 – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam.
01. Uma lâmpada incandescente comum consiste de um bulbo de vidro preenchido com um gás e de um filamento metálico que se aquece e emite luz quando percorrido por corrente elétrica. Assinale a opção com a afirmação ERRADA a respeito de características que o filamento metálico deve apresentar para o funcionamento adequado da lâmpada.
a) O filamento deve ser feito com um metal de elevado ponto de fusão.
b) O filamento deve ser feito com um metal de elevada pressão de vapor.
c) O filamento deve apresentar resistência à passagem de corrente elétrica.
d) O filamento deve ser feito com um metal que não reaja com o gás contido no bulbo.
e) O filamento deve ser feito com um metal dúctil para permitir a produção de fios finos.
Gabarito: B ­ um metal de elevada pressão de vapor é aquele que possui uma menor temperatura de ebulição, o tungstênio é ideal pela sua elevada temperatura de e baixa pressão de vapor.
02. A alteração dos hábitos de consumo foi uma das medidas preconizadas pelo governo federal para atingir a meta de redução do gasto de energia elétrica. Uma das formas de redução mais propaladas foi a substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes. Por outro lado, a população deve ser alertada a respeito do perigo que estas últimas apresentam para o meio ambiente e a saúde das pessoas, quando indevidamente manipuladas e descartadas. Para os consumidores domésticos, enquanto não existe uma legislação que obrigue o fabricante a recolher as lâmpadas fluorescentes usadas, a melhor opção é descartar tais lâmpadas como resíduo doméstico perigoso. Essa preocupação justifica­se:
a) como conseqüência da radiação emitida pelos vapores existentes nessas lâmpadas.
b) pelo fato dos vapores existentes nessas lâmpadas conterem o metal Hg, que é tóxico.
c) pela toxidez dos solventes orgânicos existentes nessas lâmpadas.
d) pelo risco de reação química explosiva entre o lixo e os vapores existentes nessas lâmpadas.
e) em função da alta acidez dos vapores existentes nessas lâmpadas.
Gabarito: B ­ o mercúrio faz parte do grupo dos ¨metais pesados¨, tendo efeito acumulativo nos organimos podendo levar intoxicações leves (causar anemia, anorexia, depressão, dermatite, fadiga, dores de cabeça, hipertensão, insônia, torpor, irritabilidade, tremores, fraqueza, problemas de audição e visão) e intoxicações mais severas (problemas neurológicos graves, inclusive paralisias cerebrais).