O uso dióxido carbono em estado supercrítico (s-co2) como fluido para transferência de calor chama atenção devido à mudança brusca de propriedades próximo ao ponto crítico e ao baixo potencial de depleção da camada de ozônio e de aquecimento global. contudo, próximo à região crítica, a transferência de calor pode ser intensificada ou deteriorada. a análise deste comportamento anômalo é um desafio devido à variação de propriedades, fortemente associadas ao caminho termodinâmico do fluido, que demandam funções dependentes de pressão e de temperatura para representá-las e impõem o acoplamento das equações de conservação em modelos computacionais. este trabalho é dedicado a compreender os mecanismos que aumentam a transferência de calor para um fluido supercrítico, objetivando seu uso como fluido de trabalho. desta forma, este estudo envolve uma análise do ponto de vista fundamental e apresenta duas aplicações em potencial. na análise fundamental, um escoamento de s-co2 submetido a fluxo de calor constante foi modelado para avaliar o efeito da variação local de propriedades no coeficiente de transferência de calor e temperatura do fluido. na primeira aplicação, um sistema de arrefecimento usando s-co2 como fluido de trabalho foi analisado e otimizado para controle térmico de microprocessadores. na segunda aplicação, um trocador de calor de circuitos impressos usando s-co2 como fluido quente e como fluido frio foi projetado e otimizado para ciclos brayton. na análise fundamental, um modelo simulou 324 condições de operação, variando a vazão mássica do fluido, o fluxo de calor na parede do canal, a pressão na saída do canal e a temperatura de entrada. uma combinação ótima de parâmetros minimizou a temperatura de parede, cujo estado termodinâmico associado se situa próximo à linha pseudocrítica. visto que condições ótimas de operação podem minimizar a temperatura de parede e que a temperatura de operação de um processador é maior que a temperatura ambiente, uma unidade de arrefecimento com s-co2 foi investigada. um trocador de calor de mini-canais mantém a temperatura do componente eletrônico dentro de um limite, enquanto se beneficia da variação brusca de propriedades do s-co2 perto do ponto crítico para aumentar a capacidade de arrefecimento e reduzir o trabalho de compressão. resultados indicam que o controle da pressão de entrada do s-co2 nos mini-canais pode maximizar a potência dissipada e que os estados termodinâmicos associados a estas condições de operação estão situados em torno da linha pseudocrítica. por último, a análise do s-co2 é estendida ao comportamento do fluido durante o arrefecimento: o comportamento termo-hidráulico do trocador de calor foi explorado por meio da variação das condições de operação e dos parâmetros de fabricação. análises paramétricas e o processo de otimização multi-objetivo identificaram uma região de efetividade mínima e uma região de efetividade máxima, sendo esta última associada às condições de operação do fluido-frio delimitadas à esquerda da linha pseudocrítica. as análises do ponto de vista fundamental e aplicado destacam a intensificação da transferência de calor quando em condições de operação próximas à linha pseudocrítica, que, aliada ao baixo impacto ambiental já associado ao s-co2, potencializa seu uso como fluido de trabalho.