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Uma chapa de alumínio com 25 mm de espessura (k = 235 W/m.K) é fixada em uma placa de cobre com 10 mm de espessura. A placa de cobre é aquecida eletricamente para dissipar um fluxo de calor uniforme de 5300 W/m2. A superfície superior da chapa de alumínio é exposta à transferência de calor por convecção em uma condição tal que o coeficiente de transferência de calor por convecção seja de 67 W/m2.K e a temperatura ambiente é de 20°C. A outra superfície da placa fixada é isolada de modo que o calor se dissipe apenas através da superfície superior da chapa de alumínio. Se a superfície da placa de cobre conectada à placa de alumínio tiver uma temperatura de 100°C, determine a resistência térmica de contato da interface alumínio/cobre.
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Maycon Martins

anteontem

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anteontem

Para determinar a resistência térmica de contato da interface alumínio/cobre, precisamos usar a relação entre o fluxo de calor, a diferença de temperatura e a resistência térmica. A resistência térmica total (R_total) pode ser expressa como: \[ R_{total} = \frac{\Delta T}{Q} \] onde: - \(\Delta T\) é a diferença de temperatura entre a superfície da placa de cobre e a temperatura da superfície superior da chapa de alumínio. - \(Q\) é o fluxo de calor. Primeiro, vamos calcular a temperatura da superfície superior da chapa de alumínio. Para isso, precisamos considerar a transferência de calor por convecção na superfície superior da chapa de alumínio. A equação para a transferência de calor por convecção é: \[ Q = h \cdot A \cdot (T_{alumínio} - T_{ambiente}) \] onde: - \(h\) é o coeficiente de transferência de calor por convecção (67 W/m².K). - \(A\) é a área (que se cancela na equação). - \(T_{alumínio}\) é a temperatura da superfície superior da chapa de alumínio. - \(T_{ambiente}\) é a temperatura ambiente (20°C). Sabemos que o fluxo de calor é 5300 W/m², então: \[ 5300 = 67 \cdot (T_{alumínio} - 20) \] Resolvendo para \(T_{alumínio}\): \[ T_{alumínio} - 20 = \frac{5300}{67} \] \[ T_{alumínio} - 20 \approx 79,1 \] \[ T_{alumínio} \approx 99,1°C \] Agora, temos a temperatura da superfície da placa de cobre (100°C) e a temperatura da superfície superior da chapa de alumínio (aproximadamente 99,1°C). A diferença de temperatura (\(\Delta T\)) é: \[ \Delta T = T_{cobre} - T_{alumínio} = 100 - 99,1 = 0,9°C \] Agora, substituímos na fórmula da resistência térmica: \[ R_{total} = \frac{\Delta T}{Q} = \frac{0,9}{5300} \] Calculando: \[ R_{total} \approx 0,0001698 \, \text{K/W} \] Portanto, a resistência térmica de contato da interface alumínio/cobre é aproximadamente \(0,0001698 \, \text{K/W}\).

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