14 - Avanços na integração em grande escala (VLSI — very large scale integration) de componentes eletrônicos em um chip são frequentemente restringidos pela capacidade em se resfriar o chip. Em computadores de grande porte, uma série contendo várias centenas de chips, cada um com uma área de , pode ser montada sobre um substrato cerâmico. Um método para o resfriamento dessa série consiste na sua imersão em um fluido que apresenta um baixo ponto de ebulição, tal como o refrigerante R-134a. A e , as propriedades do líquido saturado são: , e . Admita valores de e .

(a) Estime a potência dissipada por um único chip se ele estiver operando a do fluxo térmico crítico. Qual é o valor correspondente da temperatura do chip?

(b) Calcule e represente graficamente a temperatura do chip como uma função do fluxo térmico na superfície para .

Nesse exercício, temos uma operação funcionando com do fluxo térmico, ou seja, . Entretanto, temos que o fluxo de calor crítico pode ser calculado por meio da equação com para a ebulição nucleada.

Substituindo pelos valores conhecidos, temos:

No passo anterior, obtivemos o fluxo total. Entretanto, trabalhamos apenas com . Logo o real fluxo é:

Foi fornecido no enunciado que cada chip tem uma área de . Portanto, o fluxo de calor por chip é dado por:

Para a ebulição nucleada, usando a correlação de Rohsenow, temos a seguinte equação:

.

Observe que o termo que precisamos é . Por isso, vamos rearranjar a equação.

Agora vamos junto comigo, substituir os valores dos parâmetros correspondentes na equação acima.

Lembre-se que:

No exercício foi pedido a temperatura do chip que é justamente , logo:

Obs.:.