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 20^circ C. 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:
Q = h times A times (Tsuperfície - Tar) í
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,
  • í 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:
Largura = 0,40 , m
Profundidade = 0,50 , m
Então, a área A = largura times profundidade = 0,40 , m times 0,50 , m = 0,20 , m^2 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 ² para facilitar o cálculo.

Passo 6

Voltando à nossa equação:
25 , W = 10 , W/(m²·°C) times 0,20 , m^2 times (Tsuperfície - 20°C) ²í
Vamos resolver para 25 = 2 times (Tsuperfície - 20) í:
252 = Tsuperfície - 20 í
12,5 + 20 = Tsuperfície í
Tsuperfície = 32,5°C í
í

Resposta

A temperatura da superfície superior da CPU é de 32,5°C.

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