Pregunta
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6.2. The wavelength of microwaves produced by a microwave oven machine is \( 0,015 \mathrm{~nm} \). A bowl of soup is placed inside the microwave oven. Calculate the energy of these microwave photons. \( \left(1 \mathrm{~nm}=10^{-9} \mathrm{~m}\right) \).

Ask by Bartlett Sanders. in South Africa
Feb 26,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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Responder

The energy of each microwave photon is approximately 1.33 × 10⁻¹⁴ joules.

Solución

We use the photon energy formula:   E = (h · c) / λ where   h = 6.63 × 10⁻³⁴ J·s (Planck’s constant),   c = 3.0 × 10⁸ m/s (the speed of light),   λ = 0.015 nm. First, convert the wavelength to meters:   0.015 nm = 0.015 × 10⁻⁹ m = 1.5 × 10⁻¹¹ m. Now substitute the values:   E = (6.63 × 10⁻³⁴ J·s × 3.0 × 10⁸ m/s) / (1.5 × 10⁻¹¹ m) Multiply the numerator:   6.63 × 10⁻³⁴ × 3.0 × 10⁸ = 1.989 × 10⁻²⁵ J·m Divide by the wavelength:   E = (1.989 × 10⁻²⁵ J·m) / (1.5 × 10⁻¹¹ m) ≈ 1.326 × 10⁻¹⁴ J Thus, the energy of one photon is approximately 1.33 × 10⁻¹⁴ joules. (Optional conversion to electronvolts, noting 1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ J):   E ≈ (1.33 × 10⁻¹⁴ J) / (1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV) ≈ 83,000 eV ≈ 83 keV So the microwave photons have an energy of about 1.33 × 10⁻¹⁴ J (or roughly 83 keV) per photon.

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The Deep Dive

To calculate the energy of the microwave photons, we can use the formula: \[ E = \frac{hc}{\lambda} \] where: - \( E \) is the energy of the photon, - \( h \) is Planck's constant (\( 6.626 \times 10^{-34} \, \text{J s} \)), - \( c \) is the speed of light (\( 3.00 \times 10^8 \, \text{m/s} \)), - \( \lambda \) is the wavelength in meters. First, convert the wavelength from nanometers to meters: \[ 0.015 \, \text{nm} = 0.015 \times 10^{-9} \, \text{m} = 1.5 \times 10^{-11} \, \text{m} \] Now plug the values into the energy formula: \[ E = \frac{(6.626 \times 10^{-34} \, \text{J s})(3.00 \times 10^8 \, \text{m/s})}{1.5 \times 10^{-11} \, \text{m}} \] \[ E \approx \frac{1.9878 \times 10^{-25} \, \text{J m}}{1.5 \times 10^{-11} \, \text{m}} \] \[ E \approx 1.3252 \times 10^{-14} \, \text{J} \] Therefore, the energy of the microwave photons is approximately \( 1.33 \times 10^{-14} \, \text{J} \).

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