Um componente eletrônico fino com uma área de superfície de 950 cm^2 é resfriado por um dissipador de calor fixado em sua superfície superior. A condutância térmica de contato da interface entre o componente eletrônico e o dissipador de calor é de 2000 W / m^2 K. Segundo o fabricante, o dissipador de calor tem um coeficiente combinado de convecção e radiação de 0,3 K/W. Se o componente eletrônico dissipa 45 W de calor através do dissipador em uma temperatura ambiente de 30 ^circ C, determine a temperatura do componente eletrônico. A resistência térmica de contato na interface do componente eletrônico e do dissipador desempenha um papel significativo na dissipação de calor? R. 43,7^circ C

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que está acontecendo nesse problema é sobre transferência de calor em componentes eletrônicos. A gente precisa descobrir qual é a temperatura do componente eletrônico que está sendo resfriado por um dissipador de calor. Para isso, vamos usar conceitos de condutância térmica e resistência térmica. Vamos precisar entender como o calor está andando do componente para o dissipador e depois para o ambiente.

Passo 2

Primeiro, vamos organizar os dados que a gente tem:
  • Área de superfície do componente eletrônico: 950 , cm^2
  • Condutância térmica de contato (entre componente e dissipador): 2000 , W/m^2K
  • Coeficiente combinado de convecção e radiação do dissipador: 0,3 , K/W
  • Calor dissipado pelo componente: 45 , W
  • Temperatura ambiente: 30^circC
Vamos converter a área para metros quadrados porque as unidades de condutância térmica estão em m^2:
950 , cm^2 = 0,095 , m^2

Passo 3

Vamos calcular a resistência térmica de contato ( Rc) entre o componente e o dissipador. A resistência térmica é dada por:
R = 1h cdot A
onde:
  • h é a condutância térmica de contato
  • A é a área de superfície
Substituindo os valores:
Rc = 12000 , W/m^2K times 0,095 , m^2 = 1190 approx 0,00526 , K/W

Passo 4

Agora, vamos considerar a resistência térmica do dissipador ( Rd), que já foi dada como:
Rd = 0,3 , K/W

Passo 5

A resistência térmica total ( Rtotal) é a soma das resistências de contato e do dissipador:
Rtotal = Rc + Rd = 0,00526 , K/W + 0,3 , K/W = 0,30526 , K/W

Passo 6

Vamos usar a lei de Ohm térmica, que relaciona a diferença de temperatura ( De) com a potência dissipada ( P) e a resistência térmica total:
De
Substituindo os valores:
De
Agora, para encontrar a temperatura do componente eletrônico ( Tcomponente), somamos a diferença de temperatura à temperatura ambiente:
Tcomponente = Tambiente + De

Resposta

A temperatura do componente eletrônico é de aproximadamente 43,7^circ C. Sim, a resistência térmica de contato na interface desempenha um papel significativo na dissipação de calor, já que contribui de forma relevante para a resistência térmica total do sistema.

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