UECE 2027.1 — questão 41 de Física

Enunciado em texto
Os processadores atuais podem dissipar centenas de watts de potência térmica durante seu funcionamento. Para evitar superaquecimento e garantir a estabilidade do sistema, o calor produzido pelo processador é transferido para um dissipador metálico. Para minimizar esse problema, emprega-se um material de interface térmica (TIM – Thermal Interface Material), cuja função é preencher irregularidades entre o processador e o dissipador e facilitar a condução de calor entre as duas superfícies. Entre os materiais utilizados, destacam-se as pastas térmicas, de elevada condutividade térmica, e os metais líquidos, formados por ligas metálicas líquidas, que apresentam condutividade térmica significativamente maior. Considere um equipamento cujo processador dissipa continuamente uma potência térmica de 200 W. A área de contato entre o processador e o dissipador é de 5,0 cm², enquanto a espessura da camada do material de interface é de 0,10 mm. Inicialmente, utiliza-se uma pasta térmica de condutividade 10 W/(m.K). Posteriormente, essa pasta é substituída por um metal líquido cuja condutividade térmica é de 40 W/(m.K). Nessas condições, a redução aproximada na diferença de temperatura, em °C, entre o processador e o dissipador é
A) 4.
B) 2.
C) 1.
D) 3.
(Enunciado: Vestibular UECE 2027.1, 1ª fase — CEV/UECE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual do Ceará (UECE) e à sua Comissão Executiva do Vestibular (CEV/UECE).
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto cai a diferença de temperatura entre o processador e o dissipador quando a pasta térmica é trocada pelo metal líquido.
Passo 1 — a lei de Fourier. Em regime permanente, toda a potência do processador atravessa a camada de interface:
Passo 2 — as unidades no SI.
Passo 3 — com a pasta térmica ( W/(m·K)):
Passo 4 — com o metal líquido ( W/(m·K), quatro vezes maior):
Passo 5 — a redução:
(Variação em kelvin e em grau Celsius é o mesmo número.)
⚠️ As armadilhas: marcar 4 (alternativa A), que é a diferença com a pasta, ou 1 (alternativa C), que é a diferença com o metal líquido. A pergunta é a redução: 4 − 1 = 3.
A ideia em uma frase: com a mesma potência atravessando a camada, Δθ é inversamente proporcional a k: quadruplicar a condutividade divide a diferença de temperatura por 4.
Resposta: alternativa D (3 °C).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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