UACH Fisica En La Odontologia 2 3 Propiedades Termodinamicas

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UACH Fisica En La Odontologia 2 3 Propiedades Termodinamicas

  1. 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. www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  2. 2. Administración de Energía “Calefacción del diente” Entrega de calor al medio Captura de calor del medio 2 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  3. 3. Temperatura Una medida es la temperatura… Gas Liquido Solido Temperatura -> Energía interna -> Movilidad de los átomos 3 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  4. 4. Calor especifico cagua = 1 kcal/kgK = 4186.8 J/kgK Termómetro 1 Grado Agua 1 kg Agua 1 kcal = 4186.8 J Calor/Energía 4 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  5. 5. Capacidad o contenido calórico Calor esp. Densidad Material [kcal/kgK] [g/cm3] Agua 1.00 1.00 (a volumen constante) Dentina 0.30 2.14 Inometro de vidrio 0.27 2.13 Fosfato de Zinc 0.12 2.59 Calor /Energía interna [J o cal] Composite 0.20 1.6-2.4 Masa [kg] Esmalte 0.18 2.97 Calor Especifico [J/kgK, kcal/kg K] Amalgama 0.005 11.6 Grados Kelvin [= 273.15 + °C] Oro puro 0.03 19.3 Persona de 30 g con 36.7 °C con Capacidad de Calor Especifico de 0.07 kcal/kgK: Q = 0.030 kg 0.07 kcal/kg K 309.85 K = 6.30x10-4 kcal 5 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  6. 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] 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 ∆Q = 0.5 kcal/m hrs K 10-5 m2 1 hr 3 K/1.6x10-2 m = 9.38x10-5 kcal -> eficiente 6 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  7. 7. Conducción de calor – difusividad termica Material W/mK cm2/s Agua 0.44 0.0014 Dentina 0.57 0.0018-0.0026 Ionometro de vidrio 0.51-0.72 0.0022 Fosfato de Zinc 1.05 0.0030 Composite 1.09-1.37 0.0019-0.0073 Esmalte 0.93 0.0047 Amalgama 22.6 0.96 Oro puro 297 1.18 7 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  8. 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] 8 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  9. 9. Arterias y venas Diametro Numero Seccion Largo Elemento mm total cm2 cm Re Aorta 10.000 1 0.8 40 1.04E+05 Grandes Arterias 3.000 40 3 20 2.93E+03 Ramas arteriales principales 1.000 600 5 10 1.09E+02 Ramas arteriales secundarias 0.600 1800 5 4 2.17E+01 Ramas arteriales terciarias 0.140 76000 11.7 1.4 2.81E-01 Ramas arteriales terminales 0.050 1000000 19.6 0.1 1.28E-02 Midizinische Hochschule Hannover, Christoph Hartung Ramas arteriales finales 0.030 13000000 91 0.15 2.73E-03 Arteriolas 0.020 40000000 1250 0.2 8.14E-03 Capilares 0.008 1200000000 600 0.1 5.21E-05 Venolas 0.030 80000000 570 0.2 2.78E-03 Ramas venosas finales 0.075 13000000 570 0.15 4.28E-02 Ramas venosas terminales 0.130 1000000 132 0.1 2.23E-01 Ramas venosas terciarias 0.280 76000 47 1.4 2.25E+00 Ramas venosas secundarias 1.500 1800 30 4 3.26E+02 Ramas venosas principales 2.400 600 27 10 1.41E+03 Grandes Venas 6.000 40 11 20 2.15E+04 Vena hueca 12.500 1 1.2 40 1.95E+05 Cuidado: nombres traducidos del alemán, posibles errores Re >> 50000 flujo turbulento 60.04 m2 Re ≈ 2300-50000 transición Re << 2300 flujo laminar 9 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  10. 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: ∆Q = 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 10 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  11. 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: ∆Q = 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 11 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  12. 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] 12 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  13. 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 = 2/300 + 0.016/0.12 = 0.0483 m hrs K/kcal k = 20.69 kcal/m hrs K ∆Q = 20.69 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 13 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  14. 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] 14 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  15. 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: ∆Q = 4.87x10-8 kcal/hrs m2 K4 0.67 10-5 m2 (309.854 – 293.154) ∆t = 5.978 10-4 kcal Factor de importancia pero no trascendental 15 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  16. 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. 17. Coeficiente de expansión térmica Material ppm/K Porcelana aluminosa 6.6 Dentina 8.3 Titanio puro 8.5 Ionomero de vidrio 11.0 Esmalte Dental 11.4 Aleacion de oro platinado 13.5 Oro puro 14.0 Aleacion de plata-platinado 14.8 Dilatación [m] Amalgama 25.0 Coeficiente de expansión térmica [1/°C] Composite 14-50 Largo del cuerpo [m] Resina para protesis 81.0 Cambio de temperatura [°C] Sellador de fosas y fisuras 85.0 Cera para incrustaciones 400.0 17 www.gphysics.net – UACH-Fisica en la Odontologia–2-2-Propiedades-Termodinamicas-Versión 04.09
  18. 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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