Enunciado

Um forno de micro-ondas opera segundo o princípio no qual a aplicação de um campo de alta frequência induz um movimento oscilatório nas moléculas eletricamente polarizadas do alimento. O efeito líquido resultante é uma geração, praticamente uniforme, de energia térmica no interior do alimento. Considere o processo de cozimento de um bife com espessura 2 L em um forno de micro-ondas e compare esse processo ao cozimento em um forno convencional, no qual cada lado do bife é aquecido por radiação. Em cada caso, a carne deve ser aquecida de 0 ℃ a uma temperatura mínima de 90 ℃ . Baseie sua comparação em um esboço da distribuição de temperaturas, em instantes de tempo selecionados, para cada um dos processos de cozimento. Em particular, analise o tempo t 0 no qual o aquecimento é iniciado, um instante t 1 durante o processo de aquecimento, o tempo t 2 correspondente ao término do aquecimento, e um tempo t 3 passado um longo período do início do processo de resfriamento subsequente.

Passo 1

Fala galera!!

Para resolver essa questão podemos fazer um diagrama esquemático de um bife de carne bovina de 2 L  de espessura com aquecimento por micro-ondas (interno uniforme) ou aquecimento radiante (superfície uniforme), como mostrado abaixo:

PRESSUPOSTOS:

(1) Condução unidimensional em x ;

(2) Geração de calor interna uniforme para micro-ondas;

(3) Aquecimento uniforme de superfícies para fornos radiantes;

(4) A perda de calor da superfície da carne para os arredores é insignificante durante o processo de aquecimento;

(5) Simetria sobre o plano médio.

Passo 2

Podemos observar que no forno Microondas o aquecimento é uniforme e a perda de calor na superfície é insignificante. A distribuição de temperatura permanece quase uniforme. E durante o resfriamento da superfície, a temperatura máxima é no meio do plano. Assim, a distribuição de temperatura usando o aquecimento por micro-ondas pode ser mostrada graficamente da seguinte maneira:

Aqui,  t 0 é o momento em que o aquecimento é iniciado,  t 1 é o tempo durante o processo de aquecimento,  t 2 é o tempo correspondente à conclusão do aquecimento e  t 3 representa o processo de resfriamento subsequente. A distribuição representa que a carne foi aquecida de 0 ℃ a uma temperatura mínima de  90 ℃ .

Passo 3

Podemos observar que o aquecimento radiante no forno convencional, cada lado do bife é aquecido por radiação. O interior da carne é aquecido por condução das superfícies mais quentes durante o aquecimento radiante. A temperatura é mais baixa no plano intermediário e a temperatura se torna máxima no plano intermediário se o resfriamento começar. Assim, a distribuição de temperatura usando aquecimento radiante pode ser mostrada graficamente da seguinte maneira:

Aqui,  t 0 é o momento em que o aquecimento é iniciado,  t 1 é o tempo durante o processo de aquecimento,  t 2 é o tempo correspondente à conclusão do aquecimento e  t 3 representa o processo de resfriamento subsequente. A distribuição representa que a carne foi aquecida de 0 ℃ a uma temperatura mínima de  90 ℃ .

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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