Questão 65 do ENEM 2015 — Ciências da Natureza

O enunciado descreve o funcionamento de um pirômetro ótico, um instrumento utilizado para medir a temperatura de objetos muito quentes sem a necessidade de contato físico. O princípio de funcionamento baseia-se em comparar a cor da luz emitida pelo objeto aquecido com a cor da luz emitida por um filamento interno ao aparelho.

Na física ondulatória, quando falamos de luz visível (que é uma radiação eletromagnética), a característica fundamental que define a cor que enxergamos é a frequência da onda (ou, de forma equivalente, o seu comprimento de onda).

Todo corpo aquecido emite radiação térmica. À medida que a temperatura do corpo aumenta, a frequência da radiação emitida com maior intensidade também aumenta. É por isso que um pedaço de metal aquecido começa emitindo um brilho avermelhado (menor frequência do espectro visível) e, se aquecido ainda mais, passa a brilhar com uma cor amarelada ou até branca (que engloba frequências mais altas).

Vamos analisar as propriedades mencionadas nas alternativas para entender por que apenas uma está correta:

• Amplitude e Intensidade: Estão relacionadas ao brilho ou à quantidade de energia da luz emitida, mas não definem a cor. Um objeto pode estar emitindo uma luz vermelha muito forte (alta intensidade) ou muito fraca (baixa intensidade), mas a cor (frequência) continua sendo vermelha.
• Coerência: Refere-se à concordância de fase das ondas (como ocorre na luz de um laser), o que não se aplica à radiação térmica comum emitida por corpos aquecidos.
• Velocidade: A velocidade da radiação eletromagnética no vácuo ou no ar é constante (aproximadamente $c = 3 \times 10^8 \text{ m/s}$) para todas as cores, não servindo como parâmetro para diferenciar temperaturas.

Portanto, ao igualar a cor do filamento à cor do objeto, o operador do pirômetro está, na verdade, igualando a frequência da radiação eletromagnética emitida por ambos. Como a frequência predominante da radiação térmica depende diretamente da temperatura do corpo, conclui-se que ambos estão à mesma temperatura.