Radiação solar, pele e regulação térmica do corpo

Física, 2ª série: Radiação solar, pele e regulação térmica do corpo

1. A figura mostra as faixas da radiação ultravioleta (UV) e da luz visível emitidas pelo Sol.

   

   A camada de ozônio e os demais gases da atmosfera absorvem a radiação ultravioleta de forma diferente em cada faixa. A radiação UV que chega à superfície da Terra em maior quantidade é a

   1. aUVC, pois tem o menor comprimento de onda e, por isso, sofre menos absorção.
   2. bUVB, que é totalmente transmitida pela atmosfera e responde pela maior parte da radiação UV na superfície.
   3. cUVC, que é a mais energética e atravessa a camada de ozônio sem ser absorvida.
   4. dUVA, que é a menos absorvida pela atmosfera e pode penetrar nas camadas mais profundas da pele.
   5. eUVA, que é totalmente bloqueada pela camada de ozônio e só aparece em dias nublados.

2. A energia de um fóton é dada por E = h · c/λ, em que h e c são constantes. Comparando um fóton de radiação UVB, de comprimento de onda 300 nm, com um fóton de luz vermelha, de 700 nm, conclui-se que o fóton UVB tem energia cerca de

   1. a2,3 vezes menor, pois o comprimento de onda da UV é menor que o da luz vermelha.
   2. b2,3 vezes maior, o que ajuda a explicar por que a UV pode danificar moléculas como o DNA.
   3. c400 vezes maior, pois a diferença entre os comprimentos de onda é de 400 nm.
   4. d5,4 vezes maior, pois a energia do fóton é proporcional ao quadrado do inverso do comprimento de onda.
   5. eigual à do fóton vermelho, pois todos os fótons viajam com a mesma velocidade c.

3. O fator de proteção solar (FPS) de um protetor indica, de forma aproximada, por quanto se multiplica o tempo de exposição necessário para causar vermelhidão na pele, em relação à pele sem proteção; a fração de radiação UVB que atravessa o filtro é cerca de 1/FPS. Com um protetor FPS 30 aplicado corretamente, a porcentagem da radiação UVB bloqueada é de aproximadamente

   1. a100%
   2. b70%
   3. c3%
   4. d97%
   5. e30%

4. A cor da pele humana varia de forma contínua entre as populações e está associada à quantidade de melanina, um pigmento que absorve radiação ultravioleta. De acordo com a explicação evolutiva mais aceita, essa variação

   1. aindica diferenças de capacidade intelectual entre os grupos humanos, já que a quantidade de melanina na pele interfere no funcionamento do cérebro.
   2. bsurgiu nos últimos séculos, por causa da exposição diferente ao sol em cada profissão, e é transmitida aos filhos.
   3. cmostra que a espécie humana é dividida em raças biológicas bem separadas, sem gradações entre elas.
   4. dresultou da adaptação à intensidade da radiação UV: mais melanina protege nos trópicos, e menos melanina favorece a produção de vitamina D onde a UV é fraca.
   5. enão tem relação com a radiação solar e é explicada apenas pela alimentação de cada povo, que altera a cor da pele.

5. A pele produz vitamina D quando exposta à radiação UVB. O vidro comum das janelas absorve quase toda a UVB, mas deixa passar boa parte da UVA e da luz visível. Uma pessoa que passa horas sentada ao lado de uma janela fechada, sob o sol,

   1. apode ter a pele envelhecida pela UVA, mas quase não produz vitamina D, pois a UVB é barrada pelo vidro.
   2. bproduz vitamina D normalmente, pois o vidro deixa passar toda a radiação ultravioleta que chega até ele.
   3. crecebe apenas radiação infravermelha, que é a única responsável pela produção de vitamina D.
   4. dnão recebe nenhuma radiação solar, pois o vidro é opaco a todas as radiações eletromagnéticas.
   5. eproduz mais vitamina D do que ao ar livre, pois o vidro da janela concentra a radiação UVB sobre a pele, como uma lente.

6. Durante uma corrida, o corpo de uma atleta produz 600 W de calor a mais do que em repouso. Suponha que todo esse calor extra seja eliminado pela evaporação do suor e que a evaporação de 1 kg de suor retire cerca de 2,4 · 10⁶ J. A massa de suor evaporada em 1 hora de corrida é de aproximadamente

   1. a0,90 kg
   2. b2,4 kg
   3. c9,0 kg
   4. d0,015 kg
   5. e0,25 kg

7. Em dias quentes e muito úmidos, como em uma tarde abafada de verão no Rio de Janeiro ou em Manaus, o risco de insolação durante exercícios ao ar livre é maior do que em dias igualmente quentes, porém secos. A principal explicação física é que, com o ar úmido,

   1. ao ar conduz o calor muito melhor, e o calor do ambiente passa mais rápido para o corpo.
   2. bo corpo produz menos suor, porque a umidade do ar entra pela pele e a hidrata.
   3. ca evaporação do suor é mais lenta, e o corpo perde menos calor pelo seu principal meio de resfriamento.
   4. do suor evapora mais depressa e retira calor demais do corpo, provocando um choque térmico.
   5. ea radiação solar fica mais intensa, pois o vapor de água no ar funciona como uma grande lente que concentra a luz sobre as pessoas.

8. Em uma sala fechada a 30 °C, um ventilador ligado faz as pessoas se sentirem mais frescas. Um termômetro na sala, porém, continua marcando 30 °C. A explicação para a sensação de frescor é que o ventilador

   1. aaumenta a umidade do ar, o que faz o suor evaporar mais lentamente e resfriar a pele.
   2. bdiminui a temperatura do ar da sala, mas o termômetro não consegue registrar essa variação.
   3. cbloqueia a radiação infravermelha que as paredes emitem em direção às pessoas.
   4. dproduz ar frio, pois o movimento rápido das pás retira energia térmica das moléculas do ar que passam por ele.
   5. erenova o ar junto à pele, o que aumenta a perda de calor por convecção e a evaporação do suor.

9. A perda de calor de um corpo para o ambiente é proporcional à área da sua superfície, enquanto o calor que ele produz e armazena é proporcional ao seu volume. Modele um bebê como um cubo de aresta 0,20 m e um adulto como um cubo de aresta 0,40 m. A razão área/volume do bebê, comparada com a do adulto, é

   1. a2 vezes menor, por isso o bebê retém calor com mais facilidade e se aquece bem mais rápido que o adulto.
   2. b2 vezes maior, por isso o bebê perde calor relativamente mais depressa e precisa ser bem agasalhado no frio.
   3. c8 vezes menor, pois o volume de um cubo é proporcional ao cubo da aresta.
   4. digual, pois a razão área/volume não depende do tamanho do corpo, só da forma.
   5. e4 vezes maior, pois a área de um cubo é proporcional ao quadrado da aresta.

10. Em dias nublados não é preciso usar protetor solar, porque as nuvens bloqueiam toda a radiação ultravioleta.

    (   ) Verdadeiro   (   ) Falso

11. Em repouso, o corpo de um adulto produz cerca de 100 W de calor. Considere um dia em que o ar está a 35 °C, temperatura um pouco acima da temperatura média da pele (cerca de 34 °C). Use o calor latente de evaporação do suor igual a 2,4 · 10⁶ J/kg.

    a) Nesse dia, por que o corpo praticamente não consegue perder calor por condução, convecção e irradiação? Qual mecanismo resta?

    b) Calcule a massa de suor que precisa evaporar por hora para eliminar os 100 W.

    c) Proponha duas orientações para estudantes que vão participar de uma atividade esportiva ao ar livre em um dia assim, justificando-as com base na física.

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