O quadro contém as especificações técnicas de um forno de micro-ondas, em que é possível distinguir entre a potência consumida pelo eletrodoméstico quando ligado em uma rede elétrica sob determinadas condições de tensão elétrica e frequência e a máxima potência fornecida aos alimentos nele aquecidos. Também distinguem-se a frequência de micro-ondas, à qual o alimento é submetido, e a frequência da rede elétrica.
Utiliza-se esse equipamento para descongelar um alimento durante 15 minutos, em potência máxima.
Durante o descongelamento, a frequência da onda eletromagnética que aquece o alimento e a quantidade aproximada de energia fornecida para aquecê-lo são, respectivamente:
a) 2450 MHz e 630 kJ.
b) 2450 MHz e 114 kJ.
c) 2390 MHz e 630 kJ.
d) 60Hz e 114KkJ.
e) 60Hz e 127kJ.
✍ Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Física (Ondulatória): Espectro eletromagnético e frequências de operação.
- Física (Termodinâmica/Eletrodinâmica): Relação entre Potência, Energia e Tempo.
- Matemática Básica: Conversão de unidades (minutos para segundos e Joules para quilojoules).
Tema/Objetivo Geral:
Diferenciar as grandezas técnicas de um eletrodoméstico (consumo vs. fornecimento) e calcular a energia térmica transferida a um sistema em um intervalo de tempo determinado.
Nível da Questão
Médio. A questão exige que o aluno filtre as informações de uma tabela técnica, distinguindo entre o que o aparelho consome da rede elétrica e o que ele efetivamente entrega ao alimento, além de exigir conversões de unidades de tempo e energia.
Gabarito
Alternativa A (2450 MHz e 630 kJ). A frequência operacional das micro-ondas é de 2450 MHz e a energia fornecida é o produto da potência de saída (700 W) pelo tempo em segundos (900 s), resultando em 630.000 J.
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo: A missão é identificar dois dados: 1. Qual é a “identidade” da onda que esquenta a comida; 2. Qual é o “saldo total” de energia que entrou no prato após 15 minutos de funcionamento.
Simplificação Radical: Imagine que o micro-ondas tem dois “motores”: um que puxa energia da tomada (1200 W) e outro que joga calor na comida (700 W). O desafio aqui é ignorar o gasto da tomada e focar apenas no que chega ao alimento, além de não confundir a frequência da rede elétrica da sua casa com a frequência da radiação interna.
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Identificar a Frequência Operacional: Filtrar na tabela qual valor pertence à onda eletromagnética.
- Selecionar a Potência Correta: Escolher entre a potência de consumo e a potência fornecida ao alimento.
- Calcular o Tempo em Segundos: Converter os 15 minutos para o padrão do Sistema Internacional.
- Calcular a Energia: Aplicar a fórmula de energia e converter para kJ.
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Para este caso de física aplicada, utilizaremos o Dossiê de Especificações Técnicas:
- Frequência da Rede (60 Hz): É a oscilação da eletricidade que vem da rua. Ela NÃO esquenta a comida.
- Frequência Operacional (2450 MHz): É a frequência das micro-ondas. Elas fazem as moléculas de água vibrar, gerando calor.
- Potência de Consumo (1200 W): O que o aparelho gasta (incluindo luz interna, prato giratório e perdas).
- Potência Máxima (700 W): O que é efetivamente transformado em radiação para o alimento.
- Fórmula da Energia: Energia = Potência * Tempo (E = P * t).
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos executar a perícia dos dados passo a passo:
1. A Frequência da Onda:
Olhando para a tabela, a “Frequência operacional” é listada como 2450 MHz. Esta é a frequência que interage com a matéria orgânica.
2. A Potência Útil:
A questão pede a energia fornecida “para aquecê-lo” (o alimento). Portanto, devemos usar a Potência Máxima de 700 W, e não os 1200 W de consumo total.
3. O Cronômetro:
Tempo = 15 minutos.
Para a conta física, precisamos de segundos: 15 * 60 = 900 segundos.
4. O Cálculo da Energia (E):
E = Potência * Tempo
E = 700 W * 900 s
E = 630.000 Joules.
Convertendo para quilojoules (dividindo por 1000): 630 kJ.
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! O erro mais comum aqui é usar a potência de 1200 W ou a frequência de 60 Hz. Se você usar os 1200 W de consumo, encontrará 1080 kJ (que nem está nas opções, mas poderia confundir). A armadilha maior é o 60 Hz: essa é a frequência da tomada brasileira, mas a onda que aquece o alimento é milhões de vezes mais rápida (MegaHertz).
A Bússola (O Perfil do Culpado)
- Síntese do raciocínio: Frequência de 2450 MHz e cálculo de energia baseado na potência de saída (700 W).
- Expectativa: Um par de valores onde o primeiro é 2450 MHz e o segundo é 630 kJ.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
A) 2450 MHz e 630 kJ.
- Análise: Perfeito. Identifica corretamente a frequência de operação das micro-ondas e utiliza a potência de saída correta para o cálculo de energia.
- Conclusão: 🟢 Alternativa correta.
B) 2450 MHz e 114 kJ.
- Narrativa do Erro: O aluno identifica a frequência certa, mas erra o cálculo ou tenta usar a tensão (127V) de forma equivocada na conta.
- Diagnóstico do Erro: Erro de cálculo de grandeza energética.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
C) 2390 MHz e 630 kJ.
- Narrativa do Erro: O aluno acerta a conta de energia, mas lê o valor de frequência errado na tabela ou confunde com outra norma técnica.
- Diagnóstico do Erro: Erro de extração de dados da tabela.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
D) 60 Hz e 114 kJ.
- Narrativa do Erro: O aluno confunde a frequência da rede elétrica com a da onda eletromagnética e falha no cálculo de energia.
- Diagnóstico do Erro: Confundir Causa (Rede) com o Meio (Onda).
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
E) 60 Hz e 127 kJ.
- Narrativa do Erro: O aluno foca nos primeiros dados da tabela (tensão e frequência da rede) e tenta forçar uma relação entre eles.
- Diagnóstico do Erro: Fuga total ao tema técnico do aquecimento por micro-ondas.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
A resposta final é a Alternativa A. Esta questão mostra que a eficiência de um micro-ondas não é 100%: ele “puxa” 1200 J por segundo da tomada, mas só entrega 700 J para o alimento.
Resumo-flash (A Imagem Mental):
“MHz é a onda, 700 é o que brilha, 15 minutos dão 630 na trilha!”
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Este conceito de “Potência Consumida vs. Potência Útil” é a base do Rendimento Energético. Na Engenharia de Sustentabilidade, aparelhos com maior eficiência são classificados com o selo Procel “A”. No caso deste micro-ondas, ele tem um rendimento de aproximadamente 58%. Melhorar essa porcentagem significa aquecer a comida usando menos eletricidade, o que reduz o impacto nas hidrelétricas e na sua conta no fim do mês.
