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Solución:
Los hornos de microondas domésticos aparentemente funcionan a 2,45 GHz.
Entonces la energía de un fotón es $E=hf=6,63times 10^-34 times 2,45 times 10^9=1,62 times 10^-24$ Julios
Entonces, si toma una unidad de 800 vatios, eso es poner $4,92veces 10^26$ fotones por segundo en la unidad de microondas. Lo cual es de hecho ‘muchos fotones’.
(Eso podría ser una sobreestimación por un factor de aproximadamente 2, dependiendo de si su microondas de ‘800 vatios’ es uno que consume 800 W de energía del enchufe de pared, o uno que pone 800 W útiles en el horno. No sé el la especificación exacta y una búsqueda rápida en Google no fueron útiles).
Estoy de acuerdo con el cálculo de @RogerJBarlow que llega a una tasa de producción de $5cdot 10^26$ fotones por segundo. Sin embargo, esto aún no responde la pregunta.
¿Cuántos fotones, en un instante de tiempo, hay dentro de un microondas?
Así que continuemos con el cálculo desde aquí.
Cada fotón se refleja en las paredes de metal varias veces hasta que finalmente es absorbido por la comida. Así que supongamos que viaja $l=1textom$
en forma de zig-zag. Usando la velocidad de la luz ($c=3cdot 10^8 textm/s$) esto tomará un tiempo de
$$t=fraclc=frac1text m3cdot 10^8text m/s =3cdot 10^-9text s.$$
Por lo tanto, encontramos el número de fotones dentro del horno:
$$N=5cdot 10^26text fotones/scdot 3cdot 10^-9text s =1.5 cdot 10^18text fotones .$$
Las ondas electromagnéticas clásicas se caracterizan por su frecuencia. Son un estado emergente de millones de fotones. Los fotones no son ondas, son partículas puntuales elementales de masa cero, caracterizadas por su espín y energía.
El número de fotones que componen la onda clásica se puede estimar para casos específicos. La energía de un fotón individual que contribuye a la onda clásica de frecuencia. $ν$ es $E=hν$, donde h es la constante de Planck . La energía de los fotones en el rango de microondas es $1.24 µeV$ –> $12,4 feV$ .
Si conoce la potencia de su horno de microondas, en vatios, que son por segundo, puede convertirla en electronvoltios con esta calculadora y luego dividirla por la energía de un fotón para la frecuencia de su horno.
Pruébelo y comprenderá lo que digo de que el haz clásico está compuesto por millones de fotones.
Por cierto, los fotones no se quedan en el horno, son absorbidos y dispersados y acaban como calor en los alimentos y alrededores.
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