Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 17
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 , calor específico e área superficial , que se encontra inicialmente em equilíbrio com o ambiente a . Subitamente, o dispositivo eletrônico é energizado e ocorre uma geração de calor constante . Mostre que a resposta da temperatura do dispositivo é
na qual e é a temperatura no regime estacionário correspondente a ; ; temperatura inicial do dispositivo; resistência térmica ; e capacitância térmica .
(b) Um dispositivo eletrônico, que gera de calor, está montado sobre um dissipador de calor feito em alumínio pesando , que em condições de regime estacionário atinge uma temperatura de no ar ambiente a . Se o dispositivo estiver inicialmente a , qual é a temperatura que ele atingirá após a potência ser ligada?
Passo 1
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:
Passo 2
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!