Um dispositivo eletrônico, como um transistor de potência montado sobre um dissipador de calor aletado, pode ser modelado como um objeto espacialmente isotérmico com geração de calor interna e uma resistência convectiva externa.(a) Considere um desses sistemas com massa M , calor específico c e área superficial A s , que se encontra inicialmente em equilíbrio com o ambiente a T ∞ . Subitamente, o dispositivo eletrônico é energizado e ocorre uma geração de calor constante Ė g ( W )Ė . Mostre que a resposta da temperatura do dispositivo éna qual θ ≡ T – T ( ∞ ) e T ( ∞ ) é a temperatura no regime estacionário correspondente a t → ∞ ; θ i = T i – T ( ∞ ) ; T i = temperatura inicial do dispositivo; R t = resistência térmica 1 / h - A s ; e C t = capacitância térmica M c .(b) Um dispositivo eletrônico, que gera 10 0W de calor, está montado sobre um dissipador de calor feito em alumínio pesando 0,3 5k g , que em condições de regime estacionário atinge uma temperatura de 100 ° C no ar ambiente a 20 ° C . Se o dispositivo estiver inicialmente a 20 ° C , qual é a temperatura que ele atingirá 5m i n após a potência ser ligada?

a )θ θ i = exp ⁡ - t R t C t b )T 5m i n = 75,1 ° C

Enunciado

E aí, pronto para resolver essa questão comigo?

Bora lá!

Letra a)

Começamos o nosso problema aplicando um balanço de energia em nosso sistema:

Abrindo:

Considerando estado estacionário, caso em que o tempo de armazenamento é 0, a temperatura do objeto será tal que:

Juntando essas duas equações, temos:

Assim, temos:

O enunciado nos informa que:

Então:

Separando e Integrando:

Temos:

Letra b)

Calculando a temperatura que o dispositivo atingirá após a potência ser ligada.

Obtendo :

Calculando , com pela Tabela A.1 para o Alumínio:

Desse modo, temos que a temperatura será:

Substituindo os dados:

Até a próxima questão!