O que aconteceria se você colocasse uma grande quantidade de metal líquido em um circuito de resfriamento personalizado em vez de água/refrigerante? Que desafios você enfrentaria? Haveria algum benefício em fazer isso?
BÔNUS: E se você usasse tubos de cobre em vez de tubos de plástico/vidro padrão e bombeasse metal líquido através dos tubos de cobre? E também usou um bloco de CPU de cobre?
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Tudo na resposta de Keltari está certo, só quero expandi-la com outras informações importantes:
Quando você deseja “transferir” calor, você precisa lidar com 2 valores principais: condutividade térmica e capacidade térmica. A primeira é a facilidade com que obtém/fornece calor de/para outro material, como obter o calor de uma superfície quente e distribuí-lo para uma superfície fria. A segunda é quanta energia ele pode armazenar.
A condutividade térmica dos metais líquidos é muito baixa em comparação com os sólidos. O alumínio puro e sólido tem uma condutividade térmica de cerca de 200 W/(m K), o cobre puro tem cerca de 390 W/(m K). O mercúrio, por outro lado, tem um valor de cerca de 8,5 W/(m K) e o valor da água é de cerca de 0,6 W/(m K). Portanto, os metais líquidos são melhores que a água para transferência de calor, mas muito piores que os metais sólidos.
A capacidade térmica é outra parte. Uma mudança de 1 K na temperatura (ou seja, mudança de 1 °C ou 2 °F) para água líquida requer 4,187 kJ/kg, enquanto a mesma mudança para mercúrio é de 0,125 kJ/kg, isso significa que o mesmo calor da superfície da CPU incorre em 32 vezes maior mudança de temperatura no mercúrio!
Se pensarmos de forma simples, 14 vezes melhor condutividade e 32 vezes pior capacidade de calor é cerca de 50% pior soma relacionada ao resfriamento de água, e ainda sem levar em conta outros fatores perigosos, como toxicidade ou fatores de curto-circuito. (Este cálculo não é adequado, porque há muitos outros parâmetros dos quais esses valores dependem, como temperatura atual, pressão e há dissipação lateral na transferência, etc.)
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Embora superficialmente isso possa parecer uma boa ideia, na verdade, esta é umamuitopéssima ideia.
Existem dois metais (sem incluir ligas) que são líquidos à temperatura ambiente: Mercúrio e gálio.
Em primeiro lugar, o mercúrio éextremamentetóxico e só deve ser manuseado por especialistas.
Gálio vaicorroer alumínio e aço, que é por onde o refrigerante passa para dissipar o calor. Eventualmente, destruirá as juntas e os dissipadores de calor, o que levará ao próximo problema.
Tanto o mercúrio quanto o gálio são condutores elétricos. Se algum dos dois líquidos vazar para os componentes eletrônicos, poderá causar curtos-circuitos e até mesmo danificar os componentes eletrônicos. E, novamente, o mercúrio é extremamente tóxico. Isso por si só é uma razão para não usá-los.
Mercúrio e gálio têm uma alta taxa de expansão volumétrica devido ao calor. Sob altas temperaturas, eles podem se expandir muito e a pressão destruiria as linhas de resfriamento.
O gálio em si não é um líquido emsalatemperatura. Tem um ponto de fusão de 85,58°F (29,76°C), o que significa que o PC foi desligado e esfriou completamente, o gálio solidificaria. É claro que isto poderia causar problemas, uma vez que o líquido não seria capaz de fluir.
Editando mais algumas reflexões:
Mercúrio é muito, muito pesado. Um litro de mercúrio pesa menos de 13,5 kg (30 libras). Um litro de gálio pesa 13,02 libras (6 quilogramas). Seria necessária uma bomba enorme para movimentar esse líquido. O peso por si só pode fazer com que os PCBs flexionem ou quebrem.
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Já existem coolers de CPU de metal líquido:
http://www.guru3d.com/articles-pages/danamics-lmx-superleggera-review,1.html
Este usa NaK: uma liga eutética de sódio e potássio, que é assustadoramente reativa com ar, água e praticamente qualquer coisa:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potassium_alloy
A mesma liga é usada para resfriamento na indústria de energia nuclear.
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Esse tipo de coisa pode ser bastante perigoso e parecer um grande problema de segurança para quem tenta fazer isso em casa. Então, falando sério, essa resposta é hipotética – não tente nada disso em casa, etc.
Resposta do @uDevestá correto que você estaria preocupado principalmente com duas coisas:
condutividade térmica: A rapidez com que a energia térmica (calor) se move através da substância.
capacidade de calor: Quanta energia térmica (calor) uma substância pode reter (neste caso, antes que esteja quente demais para ser absorvida).
A água costuma ser um ótimo refrigerante porque tem uma capacidade térmica bastante elevada. Isto é, é necessária uma quantidade relativamente grande de calor para aquecê-lo.
Dito isto, acho que algumas das outras respostas superestimaram a importância da capacidade térmica neste caso. A questão é que não estamos apenas aquecendo uma determinada quantidade de refrigerante; em vez disso, o refrigerante está fluindo constantemente, de modo que estamos basicamente preocupados com
- [capacidade de calor] * [taxa de fluxo].
Portanto, se um refrigerante com uma capacidade térmica mais baixa for selecionado, a diferença pode ser compensada aumentando a vazão do refrigerante, até algum limite razoável, por exemplo, onde o calor de fricção do fluxo de fluido se torna problemático ou a pressão do fluxo causa problemas mecânicos. dano.
Então,sim, em princípio, a maior condutividade térmica de um metal líquido pode ser útil em alguns projetos.
Uma limitação prática é que o circuito de resfriamento fornece apenas uma fonte de resistência térmica no mecanismo de resfriamento. Portanto, mesmo que fosse otimizado para ter uma resistência térmica efetiva muito baixa, a resistência térmica geral do sistema poderia continuar a ser sustentada pela resistência térmica da CPU e do trocador de calor nela contido.