2. Materiales 2.3 Propiedades Termodinámicas

Presentación del tema: "2. Materiales 2.3 Propiedades Termodinámicas"— Transcripción de la presentación:

1 2. Materiales 2.3 Propiedades Termodinámicas
Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Comprender la forma reaccionan los distintos materiales que se emplean en la practica profesional. – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

2 Administración de Energía
“Calefacción del diente” Captura de calor del medio Entrega de calor al medio – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

3 Temperatura Una medida es la temperatura… Gas Liquido Solido
Temperatura -> Energía interna -> Movilidad de los átomos – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

4 Calor especifico cagua = 1 kcal/kgK = 4186.8 J/kgK 1 Grado Termómetro
1 kg Agua Agua 1 kcal = J Calor/Energía – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

5 Capacidad o contenido calórico
Calor esp. [kcal/kgK] 1.00 0.30 0.27 0.12 0.20 0.18 0.005 0.03 Densidad [g/cm3] 1.00 2.14 2.13 2.59 2.97 11.6 19.3 Material Agua Dentina Inometro de vidrio Fosfato de Zinc Composite Esmalte Amalgama Oro puro (a volumen constante) Calor /Energía interna [J o cal] Masa [kg] Calor Especifico [J/kgK, kcal/kg K] Grados Kelvin [= °C] Persona de 30 g con 36.7 °C con Capacidad de Calor Especifico de 0.07 kcal/kgK: Q = kg 0.07 kcal/kg K K = 6.30x10-4 kcal – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

6 Conducción de calor Calor transportado [J o cal]
Conductividad térmica [J/msK o kcal/m hrs K = J/msK] Sección del conductor [m2] Tiempo transcurrido [s o hrs] Largo del conductor [m] Diferencia de temperatura [°K o °C] Conducción por una diente de largo 16 mm, sección m2, con una diferencia de 3 grados, durante una hora y conductividad de 0.5 kcal/m hrs K: no es un mecanismo eficiente ΔQ = 0.5 kcal/m hrs K 10-5 m2 1 hr 3 K/1.6x10-2 m = 9.38x10-5 kcal -> – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

7 Conducción de calor – difusividad termica
Material Agua Dentina Ionometro de vidrio Fosfato de Zinc Composite Esmalte Amalgama Oro puro W/mK 0.44 0.57 1.05 0.93 22.6 297 cm2/s 0.0014 0.0022 0.0030 0.0047 0.96 1.18 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

8 Transmisión de calor Calor transportado [J o cal]
Coeficiente de transmisión [J/s m2 K o kcal/hrs m2 K] Sección del conductor [m2] Tiempo transcurrido [s o hrs] Diferencia de temperatura [°K o °C] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

9 Arterias y venas Re >> 50000 flujo turbulento 60.04 m2
Diametro Numero Seccion Largo Elemento mm total cm2 cm Re Aorta 10.000 1 0.8 40 1.04E+05 Grandes Arterias 3.000 3 20 2.93E+03 Ramas arteriales principales 1.000 600 5 10 1.09E+02 Ramas arteriales secundarias 0.600 1800 4 2.17E+01 Ramas arteriales terciarias 0.140 76000 11.7 1.4 2.81E-01 Ramas arteriales terminales 0.050 19.6 0.1 1.28E-02 Ramas arteriales finales 0.030 91 0.15 2.73E-03 Arteriolas 0.020 1250 0.2 8.14E-03 Capilares 0.008 5.21E-05 Venolas 570 2.78E-03 Ramas venosas finales 0.075 4.28E-02 Ramas venosas terminales 0.130 132 2.23E-01 Ramas venosas terciarias 0.280 47 2.25E+00 Ramas venosas secundarias 1.500 30 3.26E+02 Ramas venosas principales 2.400 27 1.41E+03 Grandes Venas 6.000 11 2.15E+04 Vena hueca 12.500 1.2 1.95E+05 Midizinische Hochschule Hannover, Christoph Hartung Cuidado: nombres traducidos del alemán, posibles errores Re >> flujo turbulento Re  transición Re << 2300 flujo laminar 60.04 m2 – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

10 Transmisión Transmisión a y desde vasos sanguíneos con una superficie total de 10-5 m2, coeficiente de transmisión de 300 kcal/m hrs K y 3 grados de diferencia de temperatura: ΔQ = 300 kcal/m hrs K 10-5 m2 1 hr 3 K = 9.0x10-3 kcal Transporte de calor ante todo por flujo sanguíneo más eficiente que conducción – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

11 Transmisión Transmisión de un cuerpo de superficie 10-5 m2, con una temperatura corporal de 36.7 °C grados y una temperatura ambiental de 20 °C. Suponiendo un coeficiente de transmisión de 300 kcal/m hrs K se obtiene por hora: ΔQ = 300 kcal/m hrs K 1x10-5 m2 1 hr 16.7 K = 5.01 x10-2 kcal Transmisión de calor ante todo por transmisión del diente a aire/saliva – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

12 Transmisión de calor Calor transportado [J o cal]
Coeficiente de transmisión compuesto [J/s m2 K o kcal/hrs m2 K] Sección del conductor [m2] Tiempo transcurrido [s o hrs] Diferencia de temperatura [°K o °C] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

13 Transmisión Radiación de un cuerpo de superficie 10-5 m2, con una temperatura corporal de 36.7 °C grados y una temperatura ambiental de 20 °C. Suponiendo que nos envuelve una capa de 16 mm de esmalte con conductividad térmica de 0.12 kcal/m hrs K y los coeficientes de transmisión son 300 kcal/m hrs K: 1/k = 2/ /0.12 = m hrs K/kcal k = kcal/m hrs K ΔQ = kcal/m hrs K 10-5 m2 1 hr 16.7 K = 3.46x 10-3 kcal Perdida de calor muy reducido por capa aislante – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

14 Radiación Calor irradiado [J o cal] Tiempo transcurrido [s o hrs]
Constante de Stefan Boltzmann [4.87x10-8 kcal/hrs m2 K4 = 5.67x10-8 J/s m2 K4] Grado de emisión Sección del emisor [m2] Temperatura del cuerpo 1 [°K] Temperatura del cuerpo 2 [°K] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

15 Radiación Radiación de un cuerpo de superficie 10-5 m2, con una temperatura corporal de 36.7 °C grados y una temperatura ambiental de 20 °C. Suponiendo el grado de emisión del agua (0.67) se obtiene por hora: ΔQ Δt = 4.87x10-8 kcal/hrs m2 K m2 ( – ) = kcal Factor de importancia pero no trascendental – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

16 Evaporación Calor irradiado [J o cal] Masa evaporada [kg]
Energía de evaporación [kcal/kg o J/kg] Para 1 kg de sudor con una energía de evaporación de kcal/kg. – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

17 Coeficiente de expansión térmica
Material Porcelana aluminosa Dentina Titanio puro Ionomero de vidrio Esmalte Dental Aleacion de oro platinado Oro puro Aleacion de plata-platinado Amalgama Composite Resina para protesis Sellador de fosas y fisuras Cera para incrustaciones ppm/K 6.6 8.3 8.5 11.0 11.4 13.5 14.0 14.8 25.0 14-50 81.0 85.0 400.0 Dilatación [m] Coeficiente de expansión térmica [1/°C] Largo del cuerpo [m] Cambio de temperatura [°C] – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

18 Contacto Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Fisica
Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09