Física2ª sérieBNCC EM13CNT107Difícil⏱ medio

Por que, em um elemento galvânico como o de Latimer Clark, a resistência interna costuma limitar a corrente…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Por que, em um elemento galvânico como o de Latimer Clark, a resistência interna costuma limitar a corrente máxima? Em um relatório do século XIX, Latimer Clark descreveu um aparato em gravura de madeira que mostra uma barra de zinco imersa em solução conectada a um eletrodo de platina através de uma partição porosa (veja imagem). A resistência interna do dispositivo depende da resistividade do eletrólito e da geometria do trajeto iônico. Entender quais características influenciam essa resistência auxilia na otimização de pilhas voltaicas. Analise o elemento galvânico ilustrado e identifique quais dimensões geométricas do trajeto iônico correspondem, respectivamente, ao comprimento L e à área A na expressão R = rho x L/A.

A) Comprimento total da barra de zinco usada como eletrodo; área da seção circular do frasco de vidro do elemento galvanico
B) Separação entre as superfícies dos eletrodos de zinco e platina; área da superfície do eletrodo de zinco em contato com o eletrólito
C) Espessura da partição porosa que separa as soluções; área da face externa do recipiente de vidro
D) Profundidade da solução no recipiente; área da base do frasco submersa na solução
E) Comprimento dos fios de conexão até as chaves; área da superfície do eletrodo de platina em contato com o eletrólito

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

A expressão R = rho x L / A descreve a resistência elétrica de um condutor, em que rho é a resistividade do material, L é o comprimento do trajeto percorrido pela corrente e A é a área da seção transversal através da qual a corrente passa. No elemento galvânico, a corrente é transportada por íons no eletrólito, então L e A devem ser entendidos como dimensões do trajeto iônico entre os eletrodos.
O comprimento L é a distância que os íons precisam percorrer no eletrólito para ir de um eletrodo ao outro. Essa distância corresponde à separação entre as superfícies dos eletrodos de zinco e de platina, pois é nesse caminho que a corrente iônica flui. Quanto maior a separação, maior a resistência.
A área A é a seção transversal disponível para a passagem da corrente iônica, ou seja, a área da superfície do eletrodo de zinco em contato com o eletrólito. Quanto maior essa área, menor a resistência, pois mais caminhos iônicos estão disponíveis em paralelo.
Verificando as alternativas erradas, cada uma apresenta uma dimensão que não forma o trajeto iônico: a alternativa A usa o comprimento total da barra e a área do frasco, que não definem o caminho da corrente; a alternativa C fala da espessura da partição e da face externa do vidro, que não é parte do caminho iônico; a alternativa D toma a profundidade do líquido e a base do frasco, que não correspondem ao percurso entre os eletrodos; a alternativa E usa os fios de conexão, que são condutores metálicos e não o eletrólito.
Portanto, a resposta correta é a alternativa B, que associa L à separação entre os eletrodos e A à área do eletrodo de zinco em contato com o eletrólito.

💡 Dica: Identifique as dimensões geométricas do trajeto iônico relacionadas à resistência interna.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno pensa que o comprimento L é o tamanho total da barra de zinco e que A é a área do frasco, confundindo dimensões físicas do aparato com o trajeto dos íons.

Por que engana: Confundir as dimensões geométricas do trajeto iônico com outras partes do aparelho, como eletrodos ou fios de conexão.

B Correta

No modelo ôhmico, R = rho x L/A, em que L é a distância entre eletrodos (zinco-platina) e A é a área do zinco imersa no eletrólito.

C Erradaerro: Interpretação

O aluno associa a partição porosa ao comprimento do trajeto e a face externa do vidro à área, sem perceber que a partição é atravessada pelos íons mas a face externa do recipiente não conduz corrente.

D Erradaerro: Senso comum

O aluno toma a profundidade da solução como comprimento do caminho iônico e a base do frasco como área, supondo que a corrente se distribui pelo fundo do recipiente.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno acredita que os fios de conexão fazem parte do trajeto iônico e que a área do eletrodo de platina é a seção relevante, ignorando que a corrente no eletrólito é iônica e não ocorre nos fios.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado depende_imagem

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ interpretativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

resistência interna em elemento galvânico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

resistência elétrica e resistividade · conceito de corrente elétrica

📚 Reveja

estude resistência elétrica e geometria do trajeto iônico em pilhas

⚠️ Erro mais comum

Confundir as dimensões geométricas do trajeto iônico com outras partes do aparelho, como eletrodos ou fios de conexão.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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