Um componente eletrônico fino com uma área de superfície de
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
. 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
, 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.
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:
- Condutância térmica de contato (entre componente e dissipador):
- Coeficiente combinado de convecção e radiação do dissipador:
- Calor dissipado pelo componente:
- Temperatura ambiente:
Vamos converter a área para metros quadrados porque as unidades de condutância térmica estão em
:
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica de contato (
) entre o componente e o dissipador. A resistência térmica é dada por:
onde:
-
é a condutância térmica de contato -
é a área de superfície
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, vamos considerar a resistência térmica do dissipador (
), que já foi dada como:
Passo 5
A resistência térmica total (
) é a soma das resistências de contato e do dissipador:
Passo 6
Vamos usar a lei de Ohm térmica, que relaciona a diferença de temperatura (
) com a potência dissipada (
) e a resistência térmica total:
Substituindo os valores:
Agora, para encontrar a temperatura do componente eletrônico (
), somamos a diferença de temperatura à temperatura ambiente:
Resposta
A temperatura do componente eletrônico é de aproximadamente
. 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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. Durante a operação, a máquina dissipa cerca de
de calor para os arredores, e a superfície interna de alumínio está a
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) manter a temperatura da superfície a
ou inferior? R. 21 mm
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) de
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