Um chip de silício é encapsulado de tal modo que, sob condições de regime permanente, toda a potência por ele dissipada é transferida por convecçảo para uma corrente de fluido, com coeficiente convectivo de
e temperatura de
. O chip está separado do fluido por uma placa de alumínio com 4 mm de espessura. Se a área da superfície do chip é de
e sua temperatura máxima permissível é de
, qual é a máxima potência que pode ser dissipada pelo chip?
Passo 1
Beleza, aqui o que o exercício tá pedindo: um chip dissipa calor e esse calor passa por uma placa de alumínio (espessura de 4 mm) e depois sai pro fluido por convecção. O fluido tá a 25 °C, o chip não pode passar de 85 °C e o coeficiente de convecção é
. A área de contato é
.
Conteúdo: transferência de calor em regime estacionário usando o modelo de resistências térmicas (condução + convecção). Vamos precisar de:
Conteúdo: transferência de calor em regime estacionário usando o modelo de resistências térmicas (condução + convecção). Vamos precisar de:
- Converter unidades (mm² para m², mm para m).
- Usar a condutividade térmica do alumínio (
). - Calcular resistência térmica por condução e por convecção.
- Calcular a potência máxima
via .
Passo 2
Primeiro converte tudo pra SI:
- Área
- Espessura da placa
- Diferença de temperatura
Passo 3
Agora a resistência térmica por condução na placa de alumínio:
Substituindo
,
e
:
Passo 4
Depois a resistência térmica por convecção entre a placa e o fluido:
Com
e
:
Passo 5
A resistência total é a soma (condução + convecção):
E a potência máxima que o chip pode dissipar em regime permanente é
Resposta
A potência máxima que o chip pode dissipar é aproximadamente
.