Ano 2021#physics

Sobre o tema

A calorimetria é o ramo da física que estuda as trocas de energia térmica entre corpos. Um conceito fundamental é a equação fundamental da calorimetria: Q = m c ΔT, onde Q é a quantidade de calor, m a massa, c o calor específico e ΔT a variação de temperatura. Essa relação permite calcular o aquecimento de um material ao receber certa quantidade de energia, sendo essencial no projeto de dispositivos eletrônicos, onde o calor gerado precisa ser dissipado para evitar danos. No caso de microchips, mesmo pequenas massas podem sofrer grandes elevações de temperatura se o calor não for removido, o que pode comprometer seu funcionamento.

Tópicos relacionados

  • Equação fundamental da calorimetria
  • Calor específico e capacidade térmica
  • Conversão de unidades de energia e massa
  • Dissipação térmica em dispositivos eletrônicos

Enunciado

Um microchip de massa m = 2,0 x 10^(-6) g é composto
majoritariamente de silício. Durante um minuto de
funcionamento, o circuito elétrico do dispositivo dissipa, na
forma térmica, uma quantidade de energia Q = 0,96 mJ.
Considere que o calor específico do silício é
c = 800 J/kg ºC. Caso não houvesse nenhum
mecanismo de escoamento de calor para fora do
dispositivo, em quanto sua temperatura aumentaria após
esse tempo de funcionamento?

Alternativas

  • A)

    4,8 x 10^1 ºC.

  • B)

    1,6 x 10^2 ºC.

  • C)

    6,0 x 10^2 ºC.

  • D)

    1,2 x 10^3 ºC.

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Perguntas frequentes

O que é a equação fundamental da calorimetria?

É a relação Q = m c ΔT, que quantifica o calor sensível trocado por um corpo ao sofrer variação de temperatura, onde Q é o calor, m a massa, c o calor específico e ΔT a variação de temperatura.

Como converter unidades de massa e energia para usar na calorimetria?

Normalmente utiliza-se o SI: massa em kg e energia em J. Por exemplo, 1 g = 10⁻³ kg e 1 mJ = 10⁻³ J. Assim, para microchips, massas da ordem de microgramas (10⁻⁹ kg) e energias em milijoules (10⁻³ J) são comuns.

Por que o calor específico do silício é importante em microeletrônica?

O silício é o principal material dos chips. Seu calor específico (cerca de 700-800 J/kg°C) indica quanta energia é necessária para elevar sua temperatura. Valores baixos significam maior aquecimento para a mesma energia dissipada, exigindo sistemas de refrigeração.

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