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2. Materiales 2.3 Propiedades Termodinámicas Comprender la forma reaccionan los distintos materiales que se emplean en la practica profesional. Objetivos:

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

2 Administración de Energía 2 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09 Captura de calor del medio Entrega de calor al medio Calefacción del diente

3 Temperatura Gas LiquidoSolido Una medida es la temperatura… Temperatura -> Energía interna -> Movilidad de los átomos 3 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

4 Calor especifico c agua = 1 kcal/kgK = 4186.8 J/kgK Termómetro Calor/Energía Agua 1 kg Agua 1 Grado 1 kcal = 4186.8 J 4 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

5 Capacidad o contenido calórico Q = 0.030 kg 0.07 kcal/kg K 309.85 K = 6.30x10 -4 kcal Persona de 30 g con 36.7 ° C con Capacidad de Calor Especifico de 0.07 kcal/kgK: 5 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09 Material Agua Dentina Inometro de vidrio Fosfato de Zinc Composite Esmalte Amalgama Oro puro 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 1.6-2.4 2.97 11.6 19.3 Calor /Energía interna [J o cal] Masa [kg] Calor Especifico [J/kgK, kcal/kg K] Grados Kelvin [= 273.15 + ° C] (a volumen constante)

6 Conducción de calor Calor transportado [J o cal] Conductividad térmica [J/msK o kcal/m hrs K = 1.163 J/msK] Sección del conductor [m2] Tiempo transcurrido [s o hrs] Largo del conductor [m] Diferencia de temperatura [°K o °C] Δ Q = 0.5 kcal/m hrs K 10 -5 m 2 1 hr 3 K/1.6x10 -2 m = 9.38x10 -5 kcal -> Conducción por una diente de largo 16 mm, sección 10 -5 m2, con una diferencia de 3 grados, durante una hora y conductividad de 0.5 kcal/m hrs K: no es un mecanismo eficiente 6 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

7 Conducción de calor – difusividad termica 7 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09 Material Agua Dentina Ionometro de vidrio Fosfato de Zinc Composite Esmalte Amalgama Oro puro W/mK 0.44 0.57 0.51-0.72 1.05 1.09-1.37 0.93 22.6 297 cm2/s 0.0014 0.0018-0.0026 0.0022 0.0030 0.0019-0.0073 0.0047 0.96 1.18

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

9 DiametroNumeroSeccionLargo Elementomm total cm2cmRe Aorta 10.00010.8401.04E+05 Grandes Arterias 3.000403202.93E+03 Ramas arteriales principales 1.0006005101.09E+02 Ramas arteriales secundarias 0.6001800542.17E+01 Ramas arteriales terciarias 0.1407600011.71.42.81E-01 Ramas arteriales terminales 0.050100000019.60.11.28E-02 Ramas arteriales finales 0.03013000000910.152.73E-03 Arteriolas 0.0204000000012500.28.14E-03 Capilares 0.00812000000006000.15.21E-05 Venolas 0.030800000005700.22.78E-03 Ramas venosas finales 0.075130000005700.154.28E-02 Ramas venosas terminales 0.13010000001320.12.23E-01 Ramas venosas terciarias 0.28076000471.42.25E+00 Ramas venosas secundarias 1.50018003043.26E+02 Ramas venosas principales 2.40060027101.41E+03 Grandes Venas 6.0004011202.15E+04 Vena hueca 12.50011.2401.95E+05 Cuidado: nombres traducidos del alemán, posibles errores Re >> 50000 flujo turbulento Re 2300-50000 transición Re << 2300 flujo laminar Arterias y venas Midizinische Hochschule Hannover, Christoph Hartung 60.04 m 2 9 www.gphysics.net – 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: Transporte de calor ante todo por flujo sanguíneo más eficiente que conducción Δ Q = 300 kcal/m hrs K 10 -5 m 2 1 hr 3 K = 9.0x10 -3 kcal 10 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

11 Transmisión Transmisión de un cuerpo de superficie 10 -5 m 2, 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: Transmisión de calor ante todo por transmisión del diente a aire/saliva Δ Q = 300 kcal/m hrs K 1x10 -5 m 2 1 hr 16.7 K = 5.01 x10 -2 kcal 11 www.gphysics.net – 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 m 2 K o kcal/hrs m 2 K] Sección del conductor [m 2 ] Tiempo transcurrido [s o hrs] Diferencia de temperatura [ ° K o ° C] 12 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

13 Transmisión Radiación de un cuerpo de superficie 10 -5 m 2, 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: Perdida de calor muy reducido por capa aislante Δ Q = 20.69 kcal/m hrs K 10 -5 m 2 1 hr 16.7 K = 3.46x 10 -3 kcal 13 1/k = 2/300 + 0.016/0.12 = 0.0483 m hrs K/kcal k = 20.69 kcal/m hrs K www.gphysics.net – 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 m 2 K 4 = 5.67x10 -8 J/s m 2 K 4 ] Grado de emisión Sección del emisor [m 2 ] Temperatura del cuerpo 1 [ °K ] Temperatura del cuerpo 2 [ °K ] 14 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

15 Radiación Radiación de un cuerpo de superficie 10 -5 m 2, 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: Factor de importancia pero no trascendental ΔQ Δt = 4.87x10 -8 kcal/hrs m 2 K 4 0.67 10 -5 m 2 (309.85 4 – 293.15 4 ) = 5.978 10 -4 kcal 15 www.gphysics.net – 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 538.9 kcal/kg. 16 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09

17 Coeficiente de expansión térmica 17 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09 Dilatación [m] Coeficiente de expansión térmica [1/ ° C] Largo del cuerpo [m] Cambio de temperatura [ ° C] 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

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


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