Dissipador: Prata, Cobre ou Alumínio?

Infernal · 11 de outubro de 2004

O Material que é feito o dissipador é certamente um metal sólido, pois em geral são os que possuem maior facilidade de transmissão e dissipação de energia térmica.

Para uma melhor refrigeração dos processadores, deve-se levar em conta alguns aspéctos em relação ao material usado nos dissipadores e em suas formas.

1 - Calor específico

2 - Condutividade térmica

3 - Área de contato

4 - Dilatação volumétrica

Vamos trabalhar aqui somente com três tipos de material que são os mais usados em dissipadores:

Al - Aluminio

***** - Cobre

Ag - Prata

Primeiro uma notícia boa! Seja lá qual dos três materiais citados é feito o seu dissipador, pode ficar tranquilo, ele não vai derreter antes do seu processador!

Material / Ponto de fusão (derretimento)

Al - 660ºC

***** - 1083ºC

Ag - 961ºC

Agora, entrando em detalhes, o calor específico de um material nos indica o quanto de energia ele tem que receber para variar a sua temperatura em xºC, ou K, uma determinada massa.

Olhando a tabela fica mais fácil perceber o que isso significa:

Material / (cal/g . ºC)

Al - 0,22

***** - 0,091

Ag - 0,056

Tomando como exemplo o Alumínio, de Calor Específico de 0,22 cal/g ºC pode-se pensar no seguinte: para esquentar uma massa de 1 grama de Alumínio em 1ºC, é preciso que eu forneça 0,22 cal de energia. Para o Cobre essa quantidade de energia necessária cai para 0,091 cal e para a prata cai ainda mais, 0,056 cal.

Ou seja, é muito mais fácil esquentar (menos energia) um bloco de massa M de Prata do que um bloco de mesma massa M de um bloco de Alumínio. Com isto você pode pensar "Vou pegar um dissipador de alumínio, porque precisa de mais calor para esquentar!"

Errado! Apesar de o dissipador de Prata a princípio esquentar mais facilmente, ele também esfria tão facilmente quanto esquenta! E afinal, queremos que o calor flua mais facilmente do core para o dissipador, aliviando o coitado

Essa análise pode satisfazer muitos, porém não basta para glorificar a prata pelo seu baixo calor específico. Então, é preciso que vejamos os aspéctos de condutividade térmica, que pelos metais sólidos são feitos por condução.

Vejamos a tabela:

Material / Condutividade Térmica (W/m . K)

Al - 235

***** - 401

Ag - 428

Obs: W = J/s

Essa tabela deve ser considerada como uma das mais importantes para analisarmos um dissipador. Ela nos diz o quanto eficiente (potência) um material conduz energia térmica, e é exatamente isso que buscamos, um material que "carregue o calor" embora dos processadores, DISSIPAR calor!

Apesar de fazer análises sobre o composto do material, outro fator importante para maximizar a condução térmica é a Área de contato com que o dissipador possui com o core do processador.

Uma funçao expressa a taxa de condução térmica definida por

P=Q/t em que Q é a quantidade de energia e t é o tempo

ou seja, energia por tempo que nada mais é q potencia em outras palavras

que pode ser reescrita como

P=k*A*(Tq - Tf)/L

em que k é a condutividade térmica, A é a Area, Tq e Tf são as temperaturas da fonte quente e da fonte fria respectivamente e L é a espessura.

Matemáticamente se ve que quanto maior A, maior será P e maior será a minha taxa de condução termica. Assim como quanto menor L , maior será P.

Ps: Para placas compostas (por exemplo base de cobre, mais dissipador de aluminio) essa expressao muda um pouco, passando a ter que avaliar a espessura das placas e seus respectivos k´s. Mas ainda assim, um dissipador de cobre mais aluminio é melhor que um apenas de aluminio, levando em consideração o mesmo formato e massa

Olhem em um processador Amd Athlon XP o tamanho da Área do core.

E depois olhem a de um processador Intel Pentium IV.

Por que será que o athlon é mais difícil de resfriar?

Entre outros fatores, está a área de superficie do core.

É costume de muitos por aqui polir, fazer o espelhamente da base dos dissipadores, o que aumenta e melhora muito o contato com o core, facilitanto a dissipação.

Olhando para um SLK900, um ZALMAN7000Cu+ ou o dissipador do Tt silentboost da pra ver os cortes como sao bem finos e muitos, aumentando a área onde o ar vai passar.

Um problema que pode haver também é no caso de se manter uma temperatura de média para alta, mesmo que não atrapalhe a vida util do processador, é a dilatação volumétrica do dissipador que pode ocasionar um aumento de pressão em cima do core do processador, causando uma quebra, rachadura ou amassamento do core. Mesmo que isso não seja muito comum, pode ter sido a causa de muitos "paus" que não soubemos de onde vieram

A tabela mostra os coeficiente lineares de dilatação, consequentemente os de volume são 3 vezes esse valor

Material / Coeficiente de dilatação linear por ºC

Al - 0,000024

***** - 0,000017

Ag - 0,000019

Quanto menor esse coeficiente, menor seu dissipador dilata e menor as chances de problemas de pressão. Lembrando que pressao é força sobre área (P=f/a)

Quanto menor a area, maior a pressão, veja o Athlon XP.

Quanto maior a áreia, menor a pressao, veja o PIV.

Deu pra ter uma ideia de que um dissipador de prata seria bem vindo, porém, seu custo seria muito alto e não seria "tão eficiente" em relação a um de cobre.

Mas tem por exemplo os AKASA SILVER MONTAIN que são de puro cobre banhados em prata, e pelo que li dos usuários, são ótimos e dispensam uma ventoinha forte, que é muito incomodo aos ouvidos!

Outra coisa sobre a prata, são as Artic Silver (Silver = Prata), que servem para melhorar a passagem de calor entre o core e o dissipador. Até a questão da área entra na AS5 que tem as particulas menores que a AS3, o que fornece em termos microscópicos um aumento da area de contato.

Agora, cabe a cada um analisar o que quer! Isso são apenas dados, experiencias e satisfação podem contar mais, afinal, o que importa é a prática!

Fontes de pesquisa:

Google e Fundamentos de Física 2 (Halliday) editora LTC.

Texto postado pelo usuário: DrJarbas no www.forumpcs.com.br

sledgehammer · 11 de outubro de 2004

Faltou falar sobre outro detalhe: a densidade volumétrica.

O alumínio tem densidade bem menor (2,7g/cm^3 contra 8.9 do cobre e 10,5 da prata). Isso significa que é difícil fazer um dissipador compacto com massa adequada a necessidade do projeto. Isso é uma vantagem do cobre, que com uma mesma área de contato tem uma massa bem maior. Por outro lado, se tamanho não é importante, é possível fazer um dissipador de alumínio com massa parecida, porém com área de contato das aletas (muito importante para a troca de calor) muito maior, o que compensa as outras deficiências.

Dependendo do projeto, a diferença entre os materiais não é tão grande (mas o preço é, então em geral se usa o alumínio). Mas com a limitação no tamanho dos dissipadores dos coolers, o cobre e a prata (cara demais e a vantagem sobre o cobre é muito pequena) levam vantagem sobre o alumínio.

leonardolora · 11 de outubro de 2004

nossa parabens pelo topico.. muito bom mesmo...

Terrificus · 11 de outubro de 2004

Olhem em um processador Amd Athlon XP o tamanho da Área do core.
E depois olhem a de um processador Intel Pentium IV.

Por que será que o athlon é mais difícil de resfriar?

Entre outros fatores, está a área de superficie do core.

Só para citar, o core do pentium IV não é tão grande assim, ele está debaixo da capinha de metal, ela não é o core. O core do Pentium 4 não tem grande diferença de tamanho para o do Athlon embora seja maior. (Olhe a foto abaixo)

http://www.baboohardware.com.br/absolutenm/articlefiles/8105-parte_55.jpg' border='0' alt='' />

Na minha opinião a capinha de metal até atrapalha a dissipação térmica pois é só mais um obstáculo entre o core e o dissipador.

sledgehammer · 11 de outubro de 2004

Postado Originalmente por Terrificus@11 out 2004, 13:18
Só para citar, o core do pentium IV não é tão grande assim, ele está debaixo da capinha de metal, ela não é o core. O core do Pentium 4 não tem grande diferença de tamanho para o do Athlon embora seja maior.

A diferença é considerável sim.

O Northwood tem área de 146 mm^2. O Athlon XP Barton tem 101 mm^2 e o Throughbred tem apenas 84 mm^2. O Prescott é menor que o Northwood, tem 112 mm^2. O Athlon 64 com 1MB de cache tem 193 mm^2 e o de 512kB cerca de 144 mm^2.

O Athlon XP tem um core bem pequeno, porém como o contato com o cooler é direto, não é tão difícil assim o transporte de calor, mas ele obriga o uso de uma material excelente condutor, como o cobre (depende muito da densidade de energia, que é o máximo dissipado dividido pela área de contato, que nos modelos mais poderosos atinge valores bem altos). Próximo de 0.9 Watt / mm^2 no Athlon XP 2800+ TBred.

Os Prescott mais rápidos já romperam a barreira do 1 Watt / mm^2 (e por bastante) e ainda tem o dissipador integrado, que atrapalha um pouco.

Terrificus · 11 de outubro de 2004

QUOTE (Terrificus @ 11 out 2004, 13:18)
Só para citar, o core do pentium IV não é tão grande assim, ele está debaixo da capinha de metal, ela não é o core. O core do Pentium 4 não tem grande diferença de tamanho para o do Athlon embora seja maior.

A diferença é considerável sim.

O Northwood tem área de 146 mm^2. O Athlon XP Barton tem 101 mm^2 e o Throughbred tem apenas 84 mm^2. O Prescott é menor que o Northwood, tem 112 mm^2. O Athlon 64 com 1MB de cache tem 193 mm^2 e o de 512kB cerca de 144 mm^2.

O Athlon XP tem um core bem pequeno, porém como o contato com o cooler é direto, não é tão difícil assim o transporte de calor, mas ele obriga o uso de uma material excelente condutor, como o cobre (depende muito da densidade de energia, que é o máximo dissipado dividido pela área de contato, que nos modelos mais poderosos atinge valores bem altos). Próximo de 0.9 Watt / mm^2 no Athlon XP 2800+ TBred.

Os Prescott mais rápidos já romperam a barreira do 1 Watt / mm^2 (e por bastante) e ainda tem o dissipador integrado, que atrapalha um pouco.

Ok, isto eu sei, o que eu queria realmente enfatizar é que, ao contrário do que muitas pessoas pensam, o core do p4 não é tão grande quanto a capinha de metal (tem gente que até pensa que ela é o core) a diferença entre o core do p4 e Athlon não é gigantesca a esse ponto, mesmo porque, como você mesmo citou, cada modelo de Athlon e P4 tem um tamanho de core diferente. Mas convenhamos, se compararmos o Northwood com o A64 com 512Kb de cache temos uma diferença de 2mm² (oooh) mas se compararmos o Tbred com o A64 1Mb de cache a diferença chega a ser de mais de 100% .

Four Eyes · 12 de outubro de 2004

noosa.. otimo esse topico hein..... explica certinho.. perfeito...

ESSE TOPICO MERECE SER DESTACADO>>>

o que vocês acham???

mecamaniaco · 17 de novembro de 2004

parabéns principalmente por ter colocado a FONTE

BRUNO

rodrigoultratech · 17 de novembro de 2004

Gostei do tópico, está de Parabéns.

Abraços !!!

RedCzar_777 · 17 de novembro de 2004

Ficou muito bom mesmo, e os complementos também estão ótimos.

SAPO-BOMBA · 17 de novembro de 2004

Algum moderador devia destacar isso aqui, está muito bem explicado, mesmo envolvendo cálculos matemáticos bizarros ( odeio física! ), ficou fácil de entender o resultado final....

Atenção Moderadores! PINEM ESSE TÓPICO POR FAVOR!

Abraços

Infernal · 22 de novembro de 2004

Também acho isto importante.

De vez enquando vejo alguém discutindo

sobre o que é melhor: Alumínio ou Cobre?!

Isso acabaria com alguns tópicos repetitivos.

Mas isso depende dos moderadores..

Se eles quizerem fixar o tópico..

Henrique Maqueda · 23 de novembro de 2004

Bastante interessante mesmo este tópico, uma literal aula de física pra gente

Outra coisa também seria a o Ouro Au é o melhor material para se conduzir calor, dissipação, etc. Pois ele possui muito mais facilidade até mesmo que a Prata para a condução.

Não é à toa que as Pastas Térmicas famosas ultilizam Prata na sua composição, ao invés do Óxido de Zinco.

Mas também é claro, fazer um dissipador com 500g de ouro sai os olho$ da cara, so para citar mesmo...

Mas o que poderiam fazer seria uma camada de Ouro na base do dissipador, ou Pasta Térmica com composição de Ouro para melhorar a condução. Não acham?

flws!

Serjey Martins · 4 de junho de 2008

Tópico excelente, alguém destaque isso!

Henrique.Ayres · 5 de junho de 2008

o ouro é um excelente condutor elétrico, porque possui baixa resistência elétrica, mas não é um trocador de calor tão bom quanto o cobre ou a prata... só melhor que o aluminio mesmo... condutividade térmica: 320