Определение теплоемкости стоматологических материалов. Первое начало термодинамики. Тепловой баланс организма

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

Мотивационная характеристика темы. Теплоемкость относится к одной из основных теплофизических характеристик материалов. Наличие в ротовой полости материалов с разной теплоемкостью сопровождается неприятными ощущениями и может привести к воспалительным процессам, выпадению пломб и т.д. наиболее простым методом для определения теплоемкости является метод охлаждения образца, предлагаемый в данной лабораторной работе.

Цель лабораторной работы: изучить на практике определение теплоемкости материалов, применяемых в стоматологии

К работе необходимо

Литература:

1.  Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика – 1987г, гл 12

2.  Кортуков Е.В. и др. Основы материаловедения – 1988г.

Тестовые задания для определения исходного уровня знаний

1.  Первое начало термодинамики. Тепловой баланс организма

2.   Второе начало термодинамики. Теплоемкость и энтропия. Единицы измерения.

3.  Тепловые методы испытания материалов.

4.   Значения теплофизических свойств материалов, применяемых в стоматологии.

5. Порядок выполнения лабораторных заданий.

Информационный блок

В стоматологической практике необходимо учитывать теплоемкость различных материалов, применяемых для протезирования и пломбирования, т.к. различия теплоемкостей тканей зуба и материала, применяемого для протеза или пломбы, может приводить к возникновению различных побочных эффектов (выкрашивание пломб, воспалительные процессы и т.д)

Теплоемкость твердых тел проще всего определяют методом охлаждения. Суть метода в следующем. Опытный образец нагревают до температуры Tм, затем помещают в среду, имеющую более низкую температуру Tо. Образец начнет охлаждаться, количество теплоты, теряемой образцом за время t, равно:

                                           , где                                            (1)

с – удельная теплоемкость материала,

 – плотность материала,

 – скорость изменения температуры,

 – объем образца скорость отвода теплоты пропорциональна разности температур тела Т и окружающей среды

                                      q, где                                              (2)

a – коэффициент теплоотдачи,

S – площадь поверхности образца

Приравнивая (2) и (1), получим

                                                                                (3)

Полученное уравнение является дифференциальным уравнением первого порядка с разделяющимися переменными. Разделяя переменные,                      ,

и интегрируя

,   получим  

Представим эту зависимость в полулогарифмических координатах [],   получим прямую, тангенс угла наклона которой равен

                                                                                         (4)

Выражение  – есть величина постоянная, т.к. Tm и То в процессе измерений меняются.

Определение С из (4) затрудненно, т.к. a неизвестно. Поэтому можно применять относительный метод, т.е. провести аналогичные измерения с другим образцом известной теплоемкостью Со и таких же размеров площади поверхности (S) и объемом (V).

Для этого эталонного образца тангенс угла наклона прямой будет равен

                                                                                     (5)

Отношение (5) и (4) равно

                                                                                     (6)

Отсюда можно определить теплоемкость тела Со если известна теплоемкость Со плотности  и

                                                                                            (7)