Prova FT II
O tamanho da CPU de um computador pessoal tem 40 cm de largura, 50 cm de profundidade e 10 cm de altura. A sua superfície superior está a dissipar 25 W para o ar circundante a
. Calcule a temperatura da superfície superior.
Passo 1
Beleza, pessoal! Vamos resolver um problema de física relacionado à transferência de calor. A questão diz que temos uma CPU de computador com dimensões específicas e que sua superfície superior está dissipando 25 W de energia para o ar ao redor, que está a 20°C. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a temperatura dessa superfície superior.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que está acontecendo. A CPU está liberando calor para o ambiente. Para calcular a temperatura da superfície superior, precisamos usar a Lei de Resfriamento de Newton, que relaciona a quantidade de calor perdida com a diferença de temperatura entre o objeto e o ambiente.
Passo 3
A Lei de Resfriamento de Newton é dada por:
Onde:
-
é a taxa de perda de calor (25 W), -
é o coeficiente de transferência de calor por convecção, -
é a área da superfície que está dissipando o calor, -
é a temperatura da superfície que queremos encontrar, -
é a temperatura do ar ambiente (20°C).
Passo 4
Primeiro, vamos calcular a área da superfície superior da CPU. Sabemos que a largura é 40 cm e a profundidade é 50 cm. Convertendo para metros:
Então, a área
é:
Passo 5
Agora, precisamos conhecer o valor de
, o coeficiente de transferência de calor por convecção. Em situações típicas com ar em condições naturais,
costuma estar na faixa de 5 a 25 W/(m²·°C). Vamos assumir um valor médio de
para facilitar o cálculo.
Passo 6
Voltando à nossa equação:
Vamos resolver para
:
Resposta
A temperatura da superfície superior da CPU é de 32,5°C.