Q = m c ΔT
Onde:
Q = energia térmica em Watts
(W)
m = massa
c = calor
específico
ΔT = diferença de
temperatura
De maneira simplificada, precisamos interpretar a transferência de calor como sendo algo que ocorre de 3 maneiras diferentes. Vamos considerar como exemplo um transistor fixado sobre um dissipador:
- o transistor vai esquentar e transferir o calor para o dissipador de calor, pois estão em contato físico. Isto ocorre por um mecanismo bastante eficiente chamado Condução Térmica.
- o dissipador irá transferir o calor para o meio em que se encontra, normalmente pelo mecanismo de Conveção e pelo mecanismo de Radiação. Estes dois mecanismos são os que limitam a refrigeração do transistor, pois são muito menos eficientes que o mecanismo de Condução Térmica.
Em outras palavras, o dissipador esquenta rápido mas não esfria tão rápido assim e é exatamente aí que pode estar a importância da massa do dissipador.
Exemplo de dissipador onde MASSA é importante: imagine um nobreak doméstico que irá funcionar por 3 minutos, depois irá desligar e neste nobreak existe um transistor que irá aquecer apenas durante estes 3 minutos de funcionamento. O mais importante neste dissipador acoplado ao transistor é massa! Não precisa nem mesmo ter aletas que aumentem a sua área, pois no curto intervalo de 3 minutos não dá tempo. Depois de ter cumprido o seu papel de absorver o calor do transistor, o dissipador terá várias horas para esfriar e retornar à temperatura ambiente.
Exemplo de dissipador onde ÁREA é importante: uma luminária que permanecerá ligada por 8 horas ininterruptamente precisa ter elevada área superficial. Se compararmos duas luminárias semelhantes e que possuem a mesma área superficial, sendo uma delas mais pesada que a outra, perceberemos que a luminária mais pesada irá demorar um pouco mais para atingir a temperatura de equilíbrio, mas ambas trabalharão na MESMA TEMPERATURA de equilíbrio por terem a mesma área superficial. Para trabalhar mais fria, a luminária precisaria ter mais área superficial e não mais massa.
Considere os dois perfis abaixo, com geometrias praticamente idênticas e cuja principal diferença é a massa:
Se forem submetidos à mesma montagem, com a mesma potência, a diferença será que o dissipador mais leve irá aquecer mais rápido que o dissipador mais pesado. Entretanto, a temperatura final será a mesma após atingirem o regime de trabalho, isto é, atingirão o equilíbrio térmico com a mesma temperatura.
No exemplo acima com os modelos HS12544 e HS12545, o dissipador mais pesado irá chegar na mesma temperatura que o dissipador mais leve chegar. A única diferença será que o mais pesado irá demorar alguns minutos a mais. O tempo de aquecimento que o mais pesado irá demorar a mais que o mais leve dependerá da potência aplicada.