Uma lâmpada germicida emite principalmente radiação UV-C com ? = 254 nm e potência óptica útil P = 15 W. A 1,0…

Questão

Uma lâmpada germicida emite principalmente radiação UV-C com ? = 254 nm e potência óptica útil P = 15 W. A 1,0 m de distância a irradiância medida sobre superfícies é I = 2,0 mW·cm?². Se o sistema for usado por t = 5 min para desinfecção, calcule e avalie: (a) energia de um fóton; (b) fluxo de fótons incidente em 1 cm²; (c) dose de energia recebida por 1 cm²; e discuta benefícios e riscos físicos à saúde e ao ambiente, propondo medidas de proteção.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos: E_fóton = h·c/? = (6,63×10?³4·3,0×108)/(254×10?9) = 7,83×10?19 J ˜ 4,90 eV. I = 2,0 mW·cm?² = 20 W·m?²; área A = 1 cm² = 1×10?4 m² ? P_A = I·A = 20·1×10?4 = 2,0×10?3 W. Fluxo de fótons f = P_A/E_fóton = (2,0×10?3)/(7,83×10?19) ˜ 2,55×10¹5 s?¹; N_total = f·t = 2,55×10¹5·300 s ˜ 7,65×10¹7 fótons. Dose energética por área = I·t = 20·300 = 6,0×10³ J·m?² ? energia em 1 cm² = 6,0×10³·1×10?4 = 0,60 J. Avaliação: benefício—eliminação microbiana eficaz por absorção de fótons UV-C (quebra de DNA/RNA); risco—danos oculares e cutâneos diretos, formação de ozônio e degradação de materiais. Medidas de proteção: evitar exposição direta (blindagem, intertravamentos, uso de EPI com proteção UV), reduzir tempo e aumentar distância (I ? 1/r² para fonte pontual aproximada), sinalização e ventilação para evacuar ozônio, manutenção e calibração para controlar irradiância.

Explicação

Os cálculos realizados abordam a relação entre a energia dos fótons, a irradiância e o tempo de exposição, permitindo determinar a dose de energia recebida por unidade de área. A análise dos benefícios e riscos associados ao uso da radiação UV-C é fundamental para entender suas aplicações e precauções necessárias. As medidas de proteção propostas são essenciais para minimizar os efeitos adversos à saúde e ao meio ambiente.

Raio-X da questão

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