Back Resistència tèrmica Catalan Термо хирĕçтăру CV Wärmewiderstand German Thermal conductance and resistance English Resistencia térmica Spanish مقاومت حرارتی Persian Lämpöresistanssi Finnish Résistance thermique French Resistencia térmica Galician तापीय प्रतिरोध Hindi
In fisica, la resistenza termica è definita come la difficoltà del calore nell'attraversare un mezzo solido, liquido o gassoso.
In genere i corpi che conducono male il calore conducono male anche l'elettricità (vi sono eccezioni come il diamante che conduce bene il calore pur essendo un isolante elettrico; infatti la conducibilità di un materiale, che sia elettrica o termica, dipende in larga misura dalla disposizione del suo reticolo cristallino, più ordinato è questo, più quel materiale sarà un buon conduttore[1]).
Si immagini un processo di scambio termico tra due punti a e b mantenuti a temperature costanti diverse tra loro, Ta e Tb, con Ta>Tb (si pensi per esempio ai punti interno ed esterno di un muro perimetrale di un'abitazione riscaldata durante l'inverno): il calore passerà spontaneamente dal punto a al punto b, e la velocità del processo, una volta fissate e mantenute le temperature Ta e Tb, dipende proprio dalla resistenza termica del mezzo.
In condizioni stazionarie, cioè tralasciando il periodo transitorio di inizio dello scambio termico e considerando solo dopo tale periodo (nell'esempio precedente si immagini che la casa sia già riscaldata e si debba soltanto mantenere costante la temperatura interna), si definisce flusso radiante W la quantità di calore scambiata nell'unità di tempo, e si misura in joule su secondo [J/s], cioè watt [W]. Il rapporto tra la differenza di temperatura (Ta - Tb) e il flusso radiante W che essa provoca in un mezzo, è la resistenza termica del mezzo, e si misura in kelvin su watt [K/W], o in modo equivalente in gradi Celsius su watt [°C/W].
Nel Sistema internazionale l'unità di misura della resistenza termica è data da kelvin per watt (K/W), o in modo equivalente in gradi Celsius (°C) per watt (°C/W) (nelle equazioni usate compare solo la differenza di temperatura tra due punti che ha lo stesso valore se misurata in gradi Celsius o kelvin: 1 K = 1 °C; quello che cambia è solo il riferimento: 0 °C corrispondono a 273,15 K) [2].
La resistenza termica dei materiali è di grande interesse nell'ingegneria elettronica perché la maggior parte dei componenti elettronici genera calore che va smaltito. I componenti elettronici sono sensibili alla temperatura di funzionamento: nei datasheet viene specificata la massima temperatura del die (chiamato anche chip) per cui viene garantito un funzionamento corretto e l'affidabilità è legata in modo esponenziale a questo parametro (più bassa è la sua temperatura minore è la probabilità di guasto).
Quindi in fase di progetto è importante calcolare e verificare le temperature dei componenti nelle condizioni termiche di funzionamento più stressanti.
- ^ Conducibilità termica di alcune sostanze comuni
- ^ Ad esempio nel datasheet del transistor (EN) TIP47 della STMicroelectronics se non viene montato su dissipatore e deve dissipare una potenza di 2 watt la temperatura della sua giunzione sale di 62,5 °C x 2 = 125 °C rispetto alla temperatura ambiente (vedi pag. 2 del datasheet: tabella THERMAL DATA, la seconda riga della tabella Thermal Resistance Junction-ambient 62,5 °C/W). Se la temperatura ambiente fosse di 25 °C la giunzione raggiungerebbe i 150 °C. Nella pagina 1 si vede che questa è la massima temperatura della giunzione Tj = 150 °C e spiega perché nella stessa pagina si dice che la massima potenza dissipabile Ptot, nel caso di temperatura ambiente massima di 25 °C, deve essere limitata proprio a 2 watt. L'uso di un dissipatore, come descritto più avanti, permette al transistor di dissipare potenze molto maggiori