Ondulatória

A radiação produzida por um forno de microondas interage com as moléculas de água e gordura contidas nos alimentos fazendo-as oscilar com uma frequência próxima de 3,0GHz (3,0 . 109Hz), o que caracteriza o fenômeno da ressonância. Essa oscilação é capaz de produzir calor, o que aquece o alimento, podendo provocar seu cozimento. 

a) Considerando-se que a potência de um determinado forno de micro-ondas é de 1200W e que sua eficiência em transformar energia elétrica em energia térmica é de 50%, qual o intervalo de tempo necessário para aquecer meio litro de água de 20°C a 50°C? Adote nos cálculos os seguintes dados: Densidade absoluta da água: 1,0 ; Calor específico sensível da água: 4,0 . 103 . 

b) Sabendo-se que as radiações eletromagnéticas se propagam no ar com velocidade de intensidade 3,0 .108m/s, calcule o comprimento de onda das micro-ondas no interior do forno; 

c) O forno de micro-ondas pode ser considerado uma cavidade ressonante, desde que a frequência das ondas provenien tes do magnétron seja exatamente uma frequência ressonante para a cavidade. Nesse caso, as ondas eletromagnéticas em seu interior terão nodos nas paredes do forno. Sabendo-se que a distância entre duas laterais consecutivas é D = 50cm, determine o número n de antinodos existentes nas ondas estacionárias presentes ao longo desse comprimento

Spoiler:

Não entendi, especialmente, o item b. Somente metade da potência nominal do aparelho é convertida em aquecimento, mas, fazendo dessa forma, não encontrei o gabarito... O que há de errado...?!

a) Se somente metade é aproveitada, a cada segundo a água recebe Q = 600J. Queremos aquecer de 20 a 50 0.5L de água -> Qt = 1/2 . 4 . 10³ . 30 = 60 . 10³. No tempo t: 600t = 60 . 10³ => t = 100s (1 min 40s). Vi do gabarito que você fundiu dois itens em um, mas é fácil entender porque é 600W.
b) Vale c = Lf => L = c/f = 3 . 10^8/3.10^9 = 0.1m (10cm)
c) Entre duas cavidades eu faço caber 5 ondas estacionárias, então há 10 antinodos (são os picos)

O Sistema Internacional de Medidas - SI  exige que haja um espaço entre o valor da grandeza e seu símbolo 

Correto: 3 GHz (e não 3GHz) ---> o mesmo vale para todo o enunciado. Por favor corrija

Faltou vc informar a unidade de 4.10³ no item a)

Seu enunciado e gabarito tem erros;

Faltou o item d)
O item a) pede o tempo de aquecimento e o gabarito está em potência

Sim, Mestre... Já fiz edições sobre os erros dos gabaritos... Peço-lhe perdão...!! Quanto ao item d, informo que esta questão está no meu caderno de tarefas e, nela, não consta o item referido... Talvez, o elaborador do caderno tenha editado a questão... Grato...!!

Lipo_f escreveu:a) Se somente metade é aproveitada, a cada segundo a água recebe Q = 600J. Queremos aquecer de 20 a 50 0.5L de água -> Qt = 1/2 . 4 . 10³ . 30 = 60 . 10³. No tempo t: 600t = 60 . 10³ => t = 100s (1 min 40s). Vi do gabarito que você fundiu dois itens em um, mas é fácil entender porque é 600W.
b) Vale c = Lf => L = c/f = 3 . 10^8/3.10^9 = 0.1m (10cm)
c) Entre duas cavidades eu faço caber 5 ondas estacionárias, então há 10 antinodos (são os picos)

Sim, lipo... Grato pela observação... Já fiz edições nos equívocos dos gabaritos... Na verdade, a minha dúvida era no item a... Achava que o valor 0,5, que multiplica o calor específico, se referia à metade da potência nominal do aparelho... Mas ficou claro na sua resposta que ele se refere ao meio litro de água...