Um chip, com base quadrada de lado L = 5   m m , é montado em um substrato. O substrato comporta-se como um isolante ideal. O chip é resfriado por convecção forçada de ar através da sua superfície superior, que é a única não isolada pelo substrato.

A temperatura do ar é 15 ° C e o coeficiente de transferência de calor é 200   W / m 2 K . Sabendo-se que a temperatura da superfície superior do chip não pode exceder 85 ° C , responda qual é a maior potência que pode ser dissipada pelo chip.

Passo 1

Como a superfície inferior do chip é isolada termicamente, fazendo o balanço de energia no chip, temos que:

E ˙ e n t r a - E ˙ s a i + E ˙ g e r a = E ˙ a c u m u l a

Nesse caso, temos apenas energia sendo gerada pelo chip e energia sendo retirada pela convecção entre o chip e o ar. Dessa forma:

- E ˙ s a i + E ˙ g e r a = 0

E ˙ g e r a = E ˙ s a i

Passo 2

A maior potência dissipada pelo chip será aquela quando o mesmo atingir a temperatura limite de 85 ° C . Dessa forma, a potência dissipada q d será:

q d = h . A . T s - T ∞

q d = h . L 2 . T s - T ∞

Substituindo os valores:

q d = 200 × 5 × 10 - 3 2 × 85 - 15

Resposta

q d = 0,35   W

Exercícios Resolvidos de Introdução à Condução

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