Uma placa de circuito impresso de abriga na superfície 100 chips lógicos estreitamente espaçados, cada um dissipando no ambiente a . A transferência de calor a partir da superfície inferior da placa é desprezível. Considerando que o coeficiente de transferência de calor na superfície da placa é , determine (b) a temperatura da superfície dos chips. R. (b)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma placa de circuito impresso que mede e contém 100 chips lógicos. Cada chip dissipa e a temperatura ambiente é . Queremos descobrir a temperatura na superfície dos chips, considerando que a transferência de calor pela parte de baixo da placa é desprezível e que o coeficiente de transferência de calor na superfície da placa é .
Vamos precisar usar conceitos de transferência de calor por convecção e entender como calcular a temperatura com base na energia dissipada e na área disponível para essa transferência.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a potência total dissipada por todos os chips. Se cada chip dissipa e temos 100 chips, a potência total é:

Passo 3

Agora, vamos determinar a área total da superfície da placa que está envolvida na transferência de calor. A placa tem dimensões . Primeiro, vamos converter essas medidas para metros:
Então, a área da superfície superior da placa é:

Passo 4

Sabemos que a transferência de calor por convecção é dada pela equação:
Onde:
  • é a potência dissipada,
  • é o coeficiente de transferência de calor,
  • é a área,
  • é a diferença de temperatura entre a superfície dos chips e o ambiente.
Queremos encontrar , então rearranjamos a equação:

Passo 5

Substituindo os valores que já temos na equação:
Como a diferença de temperatura em Kelvin é a mesma em Celsius, temos .

Passo 6

Finalmente, para encontrar a temperatura da superfície dos chips, somamos a diferença de temperatura à temperatura ambiente:

Resposta

A temperatura da superfície dos chips é aproximadamente .

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