3. Теплоёмкость и удельная теплоёмкость материалов

Теплоемкостью тела называют отношение количества теплоты Q, необходимого для повышения его температуры от значения Т₁ до значения Т₂, к разности этих температур Т = Т₂ – T₁:

. (3)

Теплоемкость характеризует то количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы нагреть его на 1 К (при охлаждении на 1 К тело выделяет то же количество теплоты, что и поглощает при нагревании).

Нагревая тела с одинаковыми массами, но состоящие из различных веществ, можно обнаружить, что для повышения их температуры на 1 К требуются различные количества теплоты; следовательно, теплоемкость тела зависит от его природы. Теплоемкость тела также пропорциональна его массе. Поэтому характеристикой тепловых свойств вещества является его удельная теплоемкость с - величина, равная отношению теплоемкости тела к его массе:

. (4)

В СИ удельная теплоемкость вещества выражается в Дж/(кг  К).

Зная теплоемкость вещества, можно определить количество теплоты, необходимое для нагревания тела массой m от температуры T₁ до температуры Т₂:

Q = cmT = cm(T₂ – T₁). (5)

Необходимость учёта теплоемкостей различных материалов в стоматологической практике связана с довольно значительным различием теплоемкостей тканей зуба и применяемых материалов. Наличие в ротовой полости материалов с различной теплоемкостью сопровождается неприятными ощущениями, и в ряде случаев может приводить к возникновению различных побочных эффектов (выкрашивание пломб, воспалительные процессы и т.д.).

4. Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности тела, их физический смысл и связь между ними

Теплопроводность тела означает его способность проводить тепло. Если в разных местах тела температура различна, то возникает поток тепла из мест более нагретых в места менее нагретые, продолжающийся до тех пор, пока температура во всем теле не выровняется.

Теплопроводность тела количественно оценивается значением коэффициента теплопроводности , который определяет скорость передачи тепла (количество переданной теплоты Q за единицу времени t, т.е. Q/t) от более нагретых к менее нагретым участкам в единице объема тела V при разности температур между участками Т = 1 К, т.е. (6). Но Q = сmТ. Подставим последнее в (6), получим . Учитывая, что m/V =  (плотность тела), окончательно имеем

(7).

Размерность  в СИ – Вт/м  К.

Величина называется коэффициентом температуропроводности k и характеризует скорость выравнивания темяЧператур в неравномерно нагретом теле.

Из (7) следует, что . Таким образом, чем выше с  , тем меньше k даже в тех условиях, когда коэффициент теплопроводности относительно высок.

Размерность k в СИ – м²/с.

Стоматологов коэффициент теплопроводности интересует при выборе материалов для пломбировочных композиций. Если пломба изготовлена из материала, имеющего коэффициент теплопроводности больший, чем у эмали и дентина, то при приеме горячей или холодной пищи возможны болезненные ощущения, связанные с нагревом или охлаждением пульпы зуба. Термическое раздражение пульпы зуба необходимо учитывать также и при изготовлении коронок, полукоронок, вкладок. Чтобы избежать осложнений, для изготовления подобных конструкций выбирают материалы с малой теплопроводностью (пластмасса, фарфор) или фиксацию на зубах производят с помощью материалов с низкой теплопроводностью (фосфат-цементы).

Зубные структуры работают эффективно как теплоизоляторы только при достаточной толщине. Когда слой дентина между дном кариозной полости и пульпой мал, врач должен это учитывать и поместить слой изолирующего материала. Эффект материала предотвращать теплопередачу прямо пропорционален толщине изолирующего материала и обратно пропорционален . То есть, чем меньше к, тем меньше толщина изолирующего слоя.