UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MEDICAS ALEJO
LASCANOESCUELA DE MEDICINABIOFISICA UNIDAD 3TERMODINMICA DE LOS
SISTEMAS BIOLGICOSTERMOMETRA
La termometra es la encargada de la medicin de la temperatura en
sistemas o cuerpos. Para realizar dicha medicin, se utiliza un
instrumento llamado termmetro, que aprovecha el fenmeno de
dilatacin de los cuerpos con el calor, para poder medir la
temperatura.
Qu es un termmetro?Un termmetro es un sistema aislado
trmicamente, que utiliza, como ya se dijo, la propiedad termomtrica
de dilatacin de los cuerpos con el calor, para medir la temperatura
en su medio ambiente.
A qu se llama propiedad termomtrica?Se le llama propiedad
termomtrica a cuya magnitud vara de la misma manera que la
temperatura, es decir, que si sta aumenta, la propiedad termomtrica
tambin aumentar.
Tambin podemos definir el calor como energa que se transmite
desde o hacia un sistema, debido a la diferencia de temperaturas
entre el sistema y su medio ambiente. De la misma manera que
definimos sistema aislado o cerrado como aqul en el cual no entra
ni sale materia, podramos decir que unsistema aislado trmicamentees
aqul en el cual no sale ni entra calor.
Una propiedad caracterstica de los sistemas aislados
trmicamente, es que dentro de los mismos la temperatura es
constante, si dejamos transcurrir un cierto tiempo sin cambios en
el medio ambiente.De esta manera, al colocar un termmetro (que es
un sistema aislado trmicamente) en agua caliente por ejemplo, la
temperatura dentro de dicho instrumento aumentar hasta cierto
punto, y luego de transcurrido un cierto perodo, se estabilizar,
alcanzando lo que se llama equilibrio trmico.
En el equilibrio trmico, la temperatura es constante e igual en
todos los puntos del sistema. La sustancia lquida incluida dentro
del termmetro (habitualmente se trata de mercurio) se dilata debido
al aumento de la temperatura. Dicha dilatacin es medible y
directamente proporcional a la temperatura del medio ambiente (en
este caso, el agua caliente).Tambin existen termmetros que en lugar
de mercurio utilizan otros lquidos, por ejemplo alcohol coloreado,
utilizados en el rea de meteorologa.
El largo de una varilla o hilo metlico tambin puede usarse como
propiedad termomtrica, aunque la variacin de la longitud se da para
un rango de temperatura no demasiado amplio, entre cero y cien
grados Celsius.Tambin se puede construir un termmetro aprovechando
la dilatacin de slidos con el calor. Este tipo de instrumento es
llamado termmetro metlico, y se construye soldando dos lminas de
distintos metales, de igual longitud a cero grado Celsius, pero con
distinto coeficiente de dilatacin lineal, como latn y acero.Al
aumentar o disminuir la temperatura, las lminas se dilatarn o
contraern, una en mayor medida que la otra, de esta manera se
curvarn en un sentido o en el contrario. El grado de la curvatura
cambia de posicin una aguja que se mueve sobre una escala graduada,
marcando la temperatura.Otras propiedades termomtricas incluyen la
resistencia elctrica de metales, que tambin pude usarse para medir
temperaturas. En los termmetros de resistencia, se usa un hilo fino
de platino, cuya resistencia elctrica va variando con la
temperatura. El rango que pueden medir estos termmetros es muy
amplio, entre -200 grados Celsius hasta 1200 grados Celsius.
CALORIMETRA
La determinacin del calor especfico de los cuerpos constituye
uno de los fines primordiales de la calorimetra.El procedimiento ms
habitual para medir calores especficos consiste en sumergir una
cantidad del cuerpo sometido a medicin en un bao de agua de
temperatura conocida. Suponiendo que el sistema est aislado, cuando
se alcance el equilibrio trmico se cumplir que el calor cedido por
el cuerpo ser igual al absorbido por el agua, o a la inversa.
Mtodo de medida de calores especficos. Al sumergir un cuerpo en
agua de temperatura conocida, cuando se alcanza el equilibrio
trmico, el calor cedido por el cuerpo es igual al absorbido por el
agua.Como la energa calorfica cedida ha de ser igual a la
absorbida, se cumple que:
Siendo m la masa del cuerpo sumergido, c su calor especfico, T
la temperatura inicial del cuerpo, mala masa de agua, cael calor
especfico del agua, Tala temperatura inicial del agua y Tfla
temperatura final de equilibrio. Todos los valores de la anterior
expresin son conocidos, excepto el calor especfico del cuerpo, que
puede por tanto deducirse y calcularse de la mismaTRABAJO
Enmecnica clsica, eltrabajoque realiza unafuerzasobre un cuerpo
equivale a la energa necesaria para desplazareste cuerpo. El
trabajo es unamagnitud fsicaescalarque se representa con la
letra(del inglsWorks) y se expresa en unidades de energa, esto es
enjuliosojoule(J) en elSistema Internacional de Unidades.Ya que por
definicin el trabajo es un trnsito de energa,nunca se refiere a l
comoincrementode trabajo, ni se simboliza comoW.Matemticamente se
expresa como:
Dondees elmdulode lafuerza,es eldesplazamientoyes el ngulo que
forman entre s elvectorfuerza y el vector desplazamiento (vase
dibujo).Cuando el vector fuerza esperpendicularal vector
desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no
realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el
trabajo tambin ser nulo.CALOR
Elcalorest definido como la forma deenergaque se transfiere
entre diferentescuerposo diferentes zonas de un mismo cuerpo que se
encuentran a distintastemperaturas, sin embargo en termodinmica
generalmente el trmino calor significa simplemente transferencia de
energa. Este flujo de energa siempre ocurre desde el cuerpo de
mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura.
La energa puede ser transferida por diferentes mecanismos de
transferencia, estos son laradiacin, laconducciny la conveccin,
aunque en la mayora de los procesos reales todos se encuentran
presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no
tienen calor, sinoenerga trmica. La energa existe en varias formas.
En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante
el cual la energa se puede transferir de un sistema a otro como
resultado de la diferencia de temperatura.
ESCALAS TERMOMTRICAS
En todo cuerpo material la variacin de la temperatura va
acompaada de la correspondiente variacin de otras propiedades
medibles, de modo que a cada valor de aqulla le corresponde un solo
valor de sta. Tal es el caso de la longitud de una varilla metlica,
de la resistencia elctrica de un metal, de la presin de un gas, del
volumen de un lquido, etc. Estas magnitudes cuya variacin est
ligada a la de la temperatura se denominan propiedades
termomtricas, porque pueden ser empleadas en la construccin de
termmetros. Para definir una escala de temperaturas es necesario
elegir una propiedad termomtrica que rena las siguientes
condiciones:a. La expresin matemtica de la relacin entre la
propiedad y la temperatura debe ser conocida.b. La propiedad
termomtrica debe ser lo bastante sensible a las variaciones de
temperatura como para poder detectar, con una precisin aceptable,
pequeos cambios trmicos.c. El rango de temperatura accesible debe
ser suficientemente grande
Escala CelsiusUna vez que la propiedad termomtrica ha sido
elegida, la elaboracin de una escala termomtrica o de temperaturas
lleva consigo, al menos, dos operaciones; por una parte, la
determinacin de los puntos fijos o temperaturas de referencia que
permanecen constantes en la naturaleza y, por otra, la divisin del
intervalo de temperaturas correspondiente a tales puntos fijos en
unidades o grados.El cientfico sueco Anders Celsius (1701-1744)
construy por primera vez la escala termomtrica que lleva su nombre.
Eligi como puntos fijos el de fusin del hielo y el de ebullicin del
agua, tras advertir que las temperaturas a las que se verificaban
tales cambios de estado eran constantes a la presin atmosfrica.
Asign al primero el valor 0 y al segundo el valor 100, con lo cual
fij el valor del grado centgrado o grado Celsius (C) como la
centsima parte del intervalo de temperatura comprendido entre esos
dos puntos fijos.Escala FahrenheitEn los pases anglosajones se
pueden encontrar an termmetros graduados en grado Fahrenheit (F).
La escala Fahrenheit difiere de la Celsius tanto en los valores
asignados a los puntos fijos, como en el tamao de los grados. As al
primer punto fijo se le atribuye el valor 32 y al segundo el valor
212. Para pasar de una a otra escala es preciso emplear la
ecuacin:t(F)= 1,8 t(C)+ 32Donde t(F) representa la temperatura
expresada en grados Fahrenheit y t(C) la expresada en grados
Celsius o centgrados.Escala KelvinLa escala de temperaturas
adoptada por el SI es la llamada escala absoluta o Kelvin. En ella
el tamao de los grados es el mismo que en la Celsius, pero el cero
de la escala se fija en el - 273,16 C. Este punto llamado cero
absoluto de temperaturas es tal que a dicha temperatura desaparece
la agitacin molecular, por lo que, segn el significado que la teora
cintica atribuye a la magnitud temperatura, no tiene sentido hablar
de valores inferiores a l. El cero absoluto constituye un lmite
inferior natural de temperaturas, lo que hace que en la escala
Kelvin no existan temperaturas bajo cero (negativas). La relacin
con la escala centgrada viene dada por la ecuacin:T(K)= t(C)+
273,16SiendoT(K) la temperatura expresada en grados Kelvin o
simplemente en Kelvin.
PROPAGACIN DEL CALORMecanismosElcalores una energa que se
transmite de unos cuerpos a otros mediantetres tipos de mecanismos
diferentes: Conduccin: Laconduccines la manera de transferir calor
desde una masa de temperatura ms elevada a otra de temperatura
inferior por contacto directo
El coeficiente de conduccin de un material mide la capacidad del
mismo para conducir el calor a travs de la masa del mismo. Los
materiales aislantes tienen un coeficiente de conduccin pequeo por
lo que su capacidad para conducir el calor es reducida, de ah su
utilidad.
Conveccin: La transmisin de calor porconveccines un intercambio
de calor entre el aire y una masa material que se encuentran a
diferentes temperaturas. El transporte del calor se produce por
movimientos naturales debidos a la diferencia de temperaturas, el
aire caliente tiende a subir y el aire fro baja, o bien mediante
mecanismos de conveccin forzada.
Radiacin: Es un mecanismo de transmisin de calor en el que el
intercambio se produce mediante la absorcin y emisin de energa por
ondas electromagnticas, por lo que no existe la necesidad de que
exista un medio material para el transporte de la energa. El sol
aporta energa exclusivamente por radiacin
TERMODINMICALa termodinmica puede definirse como el tema de la
Fsica que estudia los procesos en los que se transfiere energa como
calor y como trabajo. Sabemos que se efecta trabajo cuando la
energa se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecnicos. El
calor es una transferencia de energa de un cuerpo a un segundo
cuerpo que est a menor temperatura. O sea, el calor es muy
semejante al trabajo.El calor se define como una transferencia de
energa debida a una diferencia de temperatura, mientras que el
trabajo es una transferencia de energa que no se debe a una
diferencia de temperatura.Al hablar de termodinmica, con frecuencia
se usa el trmino "sistema". Por sistema se entiende un objeto o
conjunto de objetos que deseamos considerar. El resto, lo dems en
el Universo, que no pertenece al sistema, se conoce como su
"ambiente". Se consideran varios tipos de sistemas. En un sistema
cerrado no entra ni sale masa, contrariamente a los sistemas
abiertos donde s puede entrar o salir masa. Un sistema cerrado es
aislado si no pasa energa en cualquiera de sus formas por sus
fronteras.Previo a profundizar en este tema de la termodinmica, es
imprescindible establecer una clara distincin entre tres conceptos
bsicos: temperatura, calor y energa interna. Como ejemplo
ilustrativo, es conveniente recurrir a la teora cintica de los
gases, en que stos sabemos estn constituidos por numerossimas
molculas en permanente choque entre s. La temperatura: Es una
medida de la energa cintica media de las molculas individuales. El
calor es una transferencia de energa, como energa trmica, de un
objeto a otro debida a una diferencia de temperatura. La energa
interna (o trmica): Es la energa total de todas las molculas del
objeto, o sea incluye energa cintica de traslacin, rotacin y
vibracin de las molculas, energa potencial en molculas y energa
potencial entre molculas. Para mayor claridad, imaginemos dos
barras calientes de un mismo material de igual masa y temperatura.
Entre las dos tienen el doble de la energa interna respecto de una
sola barra. Notemos que el flujo de calor entre dos objetos depende
de sus temperaturas y no de cunta energa trmica o interna tiene
cada uno. El flujo de calor es siempre desde el objeto a mayor
temperatura hacia el objeto a menor temperatura.
LEYES DE TERMODINMICAPrimera Ley de la TermodinmicaEsta ley se
expresa como:Eint= Q - WCambio en la energa interna en el sistema =
Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)Notar que
el signo menos en el lado derecho de la ecuacin se debe justamente
a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.Para
entender esta ley, es til imaginar un gas encerrado en un cilindro,
una de cuyas tapas es un mbolo mvil y que mediante un mechero
podemos agregarle calor. El cambio en la energa interna del gas
estar dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo
que el gas hace al levantar el mbolo contra la presin
atmosfrica.Segunda Ley de la TermodinmicaLa primera ley nos dice
que la energa se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos
procesos en que se conserve la energa, pero que realmente no
ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno
fro, el calor pasa del caliente al fro y nunca al revs. Si pensamos
que puede ser al revs, se seguira conservando la energa y se
cumplira la primera ley.En la naturaleza hay procesos que suceden,
pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de
reversibilidad se formul la segunda ley de la termodinamica, que
tiene dos enunciados equivalentes:Enunciado de Kelvin - Planck:Es
imposible construir una mquina trmica que, operando en un ciclo, no
produzca otro efecto que la absorcin de energa desde un depsito y
la realizacin de una cantidad igual de trabajo.Enunciado de
Clausius:Es imposible construir una mquina cclica cuyo nico efecto
sea la transferencia continua de energa de un objeto a otro de
mayor temperatura sin la entrada de energa por trabajo.
Tercera Ley de la Termodinmica y Ley CeroAlgunas fuentes se
refieren incorrectamente al postulado de Nernst como "la tercera de
las leyes de la termodinmica". Es importante reconocer que no es
una nocin exigida por la termodinmica clsica por lo que resulta
inapropiado tratarlo de ley, siendo incluso inconsistente con la
mecnica estadstica clsica y necesitando el establecimiento previo
de la estadstica cuntica para ser valorado adecuadamente.
La mayor parte de la termodinmica no requiere la utilizacin de
este postulado. El postulado de Nernst, llamado as por ser
propuesto porWalther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una
temperatura igual alcero absolutomediante un nmero finito de
procesos fsicos. Puede formularse tambin como que a medida que un
sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropa tiende a un
valor constante especfico. La entropa de los slidos cristalinos
puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero
absoluto.Es importante remarcar que los principios o leyes de la
termodinmica son vlidas siempre para los sistemas macroscpicos,
pero inaplicables a nivel microscpico. La idea deldemonio de
Maxwellayuda a comprender los lmites de la segunda ley de la
termodinmica jugando con las propiedades microscpicas de las
partculas que componen un gas.
ENTALPIA
Laentalpaes la cantidad deenerga calorficade una sustancia.En
unareaccin qumica, si laentalpade los productos es menor que la de
los reactantes se libera calor y decimos que es una
reaccinexotrmica. Si laentalpade los productos es mayor que la de
los reactantes se toma calor del medio y decimos que es unareaccin
endotrmica. El cambio de entalpa se denominaHy se define como:H =
Hproductos- HreactantesLaentalpa de formacin(Hf0) es la variacin de
energa calorfica en la reaccin de formacin deun molde un compuesto
a partir de suselementosen susfases estndaren condiciones de presin
y temperatura estndar ambientales(TPEA), que son temperatura de298
K(25 C) y presin de100 kPa( 1 atm.).Laentalpa de formacinde
unelementoesceropor definicin.Ejemplo 1:En las tablas encontramos
que Hf0(CO2) = -394 kJ/mol, esto indica que H para la reaccin.C(s)
+ O2(g) CO2(g) en condiciones TPEA es -394 kJ/molEjemplo 2:En las
tablas encontramos que Hf0(CO) = -111 kJ/mol, esto indica que H
para la reaccin:C(s) + 1/2 O2(g) CO(g)en condiciones TPEA es -111
kJ/molPor combinacin de las Hf0podemos determinarentalpas de
reaccinde otras reacciones distintas, puesto que laentalpaes
unafuncin de estado(slo depende de los estados inicial y final, no
del camino recorrido)La H de la reaccin CO(g) + 1/2 O2(g)
CO2(g)ser:H0= Hproductos- Hreactantes= Hf0(CO2) - Hf0(CO) = -283
kJ/mo.
ENTROPA
La entropa, como todas las variables de estado, dependen slo de
los estados del sistema, y debemos estar preparados para calcular
el cambio en la entropa de procesos irreversibles, conociendo slo
los estados de principio y al fin. Consideraremos dos ejemplos:1.-
Dilatacin libre: Dupliquemos el volumen de un gas, haciendo que se
dilate en un recipiente vaco, puesto que no se efecta reaccin
alguna contra el vaco, y, como el gas se encuentra encerrado entre
paredes no conductoras, . por la primera ley se entiende que o:
Donde y se refieren a los estados inicial y final (de
equilibrio). Si el gas es ideal, depende nicamente de la
temperatura y no de la presin o el volumen, y la ecuacin.En
realidad, la dilatacin libre es irreversible, perdemos el control
del medio ambiente una vez que abrimos la llave. Hay sin envergo,
una diferencia de entropa, entre los estados de equilibrio inicial
y final, pero no podemos calcularla con la ecuacin, porque esta
relacin se aplica nicamente a trayectorias reversibles; si tratamos
de usar la ecuacin, tendremos inmediatamente la facultad de que Q =
0 para la dilatacin libre - adems - no sabremos cmo dar valores
significativos de T en los estados intermedios que no son de
equilibrio.Entonces, Cmo calcularemos Sf - Si para estos estados?,
lo haremos determinando una trayectoria reversible (cualquier
trayectoria reversible) que conecte los estados y f, para as
calcular el cambio de entropa de la trayectoria. En la dilatacin
libre, un trayecto reversible conveniente (suponiendo que se trate
de un gas ideal) es una dilatacin isotrmica de VI a Vf (=2Vi). Esto
corresponde a la dilatacin isotrmica que se lleva a cabo entre los
puntos a y b del ciclo del Carnot.Esto representa un grupo de
operaciones muy diferentes de la dilatacin libre y tienen en comn
la nica condicin de que conectan el mismo grupo de estados de
equilibrio, y f. De la ecuacin y el ejemplo 1 tenemos.Esto es
positivo, de tal manera que la entropa del sistema aumenta en este
proceso adiabtico irreversible. Ntese que la dilatacin libre es un
proceso que, en la naturaleza se desarrolla por s mismo una vez
iniciado. Realmente no podemos concebir lo opuesto, una compresin
libre en la que el gas que en un recipiente aislado se comprima en
forma espontnea de tal manera que ocupe solo la mitad del volumen
que tiene disponible libremente. Toda nuestra experiencia nos dice
que el primer proceso es inevitable y virtualmente, no se puede
concebir el segundo.2.- Transmisin irreversible de calor. Como otro
ejemplo, considrense dos cuerpos que son semejantes en todo,
excepto que uno se encuentra a una temperatura TH y el otro a la
temperatura TC, donde TH> TC. Si ponemos ambos objetos en
contacto dentro de una caja con paredes no conductoras,
eventualmente llegan a la temperatura comn Tm, con un valor entre
TH y TC; como la dilatacin libre, el proceso es irreversible, por
que perdemos el control del medio ambiente, una vez que colocamos
los dos cuerpos en la caja. Como la dilatacin libre, este proceso
tambin es adiabtico (irreversible), porque no entra o sale calor en
el sistema durante el proceso.
REACCIONES ENDOTRMICAS Y REACCIONES EXOTRMICAS
En las ecuaciones termoqumicas indicadas previamente aparecen
los correspondientes valores de entalpa estndar de reaccin para
diversas reacciones, y todas ellas tienen signo negativo.
Qu significa el signo de la entalpa? Segn el criterio
establecido por la IUPAC, que hemos explicado al hablar de la
transferencia de energa en forma de calor, es negativo el calor
desprendido por el sistema, y positivo el calor absorbido por el
sistema. As, si la entalpa de reaccin es negativa, significa que
durante el transcurso de la reaccin, el sistema pierde o libera
calor hacia el entorno, mientras que si la entalpa de reaccin es
positiva significa que durante el transcurso de la reaccin, el
sistema absorbe calor del entorno.
En funcin del signo de la entalpa,las reacciones se clasifican
como endotrmicas y exotrmicas:
Unareaccin exotrrmicaes aquella cuyovalor de entalpa es
negativo, es decir, el sistema desprende o libera calor al entorno
(H < 0). Unareaccin endotrmicaes aquella cuyovalor de entalpa es
positivo, es decir, el sistema absorbe calor del entorno (H >
0).Por ejemplo, la reaccin que hemos considerado previamente, de
oxidacin del monxido de carbono para dar dixido de carbono, tiene
variacin de entalpa negativa:
Esto significa que se desprende calor en el transcurso de la
misma y es, por tanto, una reaccin exotrmica, mientras que si
consideramos la misma reaccin pero en sentido contrario, el valor
absoluto de la entalpa se mantiene, pero el signo cambia, siendo en
este caso la entalpa positiva y, por tanto, una reaccin
endotrmica:
TEMPERATURA, RADIACCION Y TERMODINAMICA DE LOS SERES VIVOS Adems
del calor proveniente del exterior, por las radiaciones infrarrojas
del Sol, los animales poseen calor propio, proveniente de los
procesos de transformacin u oxidacin de los alimentos.
En base a esta produccin de calor y a la velocidad de
intercambio entre el organismo y el medio, se distinguen animales
de temperatura cambiante o "sangre fra", denominados
poiquilotermos, y animales de temperatura constante o "sangre
caliente", denominados homotermos.
RadiacinEl fenmeno de laradiacinconsiste en la propagacin
deenergaen forma deondas electromagnticaso partculas subatmicas a
travs del vaco o de un medio material.
Termodinmica de los seres vivos Latermodinmicaes una rama de
lafsicaque estudia los efectos de los cambios de magnitudes de los
sistemas a un nivel macroscpico. Constituye unateora fenomenolgica,
a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales,
sinmodelizary sigue un mtodo experimental.Los cambios estudiados
son los detemperatura,presinyvolumen, aunque tambin estudia cambios
en otras magnitudes, tales como laimanacin, elpotencial qumico, la
fuerza electromotrizy el estudio de losmedios continuosen
general.
PROCESO DE ALIMENTACION
Ingestin:Se produce cuando se come un alimento, es decir, cuando
el alimento es llevado a la boca.
Digestin: Mecnica: Se produce en la boca mediante la trituracin
del alimento con los dientes, y en el estmago como consecuencia de
las contracciones del msculo liso que tapiza las paredes de dicho
rgano.
Qumica: Se produce en la boca a partir de las enzimas presentes
en la saliva, en el estmago por la presencia de jugos gstricos, y
en el intestino delgado por la presencia de jugos intestinales y
pancreticos. Estas sustancias qumicas ayudan a que las grandes
molculas por ejemplo carbohidratos, lpidos, y protenas de los
alimentos que comemos se dividan en otras ms pequeas, por
hidrlisis.Enzimas: catalizan las reacciones de hidrlisis.
Jugos digestivosJugo gstrico:Lquido segregado por el estmago que
provoca la desintegracin de los alimentos para que se sigan
digiriendo. Formado por agua, cido clorhdrico, y enzimas.Jugo
pancretico:Lquido segregado por el pncreas que acta a nivel del
intestino delgado. Formado por agua, sales minerales, bicarbonato
de sodio, y enzimas.Jugo intestinal:sustancia producida por la
mucosa del intestino delgado, con su accin termina el proceso de
degradacin, para pasar a la absorcin de nutrientes.
Absorcin:Se produce en el intestino delgado. Los nutrientes
obtenidos de los alimentos ingresan a las clulas epiteliales que
tapizan la luz del intestino delgado por transporte activo o
difusin.
Finalmente:Los nutrientes se transportan por lasangrea todos los
tejidos y llegan a lasclulaspara cumplir determinados fines.
ESTRATEGIAS METABLICAS DE LOS SERES VIVOS
Laestrategiabsica del metabolismo es formar ATP,poderreductor y
precursores para labiosntesis. El ATP es la unidad biolgica
universal de energa. El elevado potencial para
transferirgruposfosforilos capacita al ATP para ser utilizado como
fuente de energa en la contraccin muscular,transporteactivo,
amplificacin desealesy biosntesis.
El ATP se genera en la oxidacin de molculas combustibles,
comoglucosa,cidosgrasos y aminocidos. El intermediario comn en la
mayora de estas oxidaciones es el acetil-CoA. La gluclisis es
otroprocesogenerador de ATP, pero la cantidad que se forma es mucho
menor que en la fosforilacin oxidativa.
Sin embargo, la gluclisis puede transcurrir rpidamente durante
un cortotiempoen condiciones anaerbicas, mientras que la
fosforilacin oxidativa requiere del suministro continuado de
O2.
REGULACION DEL CALOR EN LOS ANIMALES
La regulacin de los animales est dada por la temperatura del
ambiente y la eficacia del hipotlamo por lograr mantener la
temperatura interna constante en el animal, as mismo el animal debe
tener reservas de grasas para quemarlas cuando sea necesario y as
el lograr producir calor y mantener la temperatura adecuada:
1. Regulacin de la temperatura: La temperatura con que la sangre
llega al hipotlamo ser el principal determinante de la respuesta
corporal a los cambios climticos. El hipotlamo tiene un doble
sistema de regulacin de la temperatura. As, la porcin anterior o
rostral, compuesta por centros parasimpticos, es la encargada de
disipar el calor, mientras que en la posterior con centros
simpticos, conserva y mantiene la temperatura corporal.
Cuando se origina un dao en la regin posterior en animales de
experimentacin, la respuesta que se obtiene es:
hipotermia prolongada e incapacidad para reaccionar al fro.
Parece ser, tambin, que la poiquilotermia relativa es el resultado
de lesiones en la porcin posterior del hipotlamo. Lesiones
localizadas en la regin anterior o rostral incapacitan al animal de
experimentacin para perder calor.
INTERCAMBIO DE GASES
El aire atmosfrico atraviesa las vas respiratorias y llega hasta
los alvolos pulmonares. Estos tienen unas paredes muy finas y estn
rodeados por multitud de capilares sanguneos, tambin con paredes
muy finas.Los capilares vienen con sangre pobre en oxgeno y rica en
dixido de carbono, pero en el alvolo la sangre se carga de nuevo de
oxgeno y cede el dixido de carbono.Este proceso es el intercambio
de gases. Como resultado, el aire de los alvolos se empobrece en
oxgeno y se carga de dixido de carbono.
El intercambio gaseoso se realiza por difusin simple, desde el
lugar en el que su concentracin es mayor hacia donde es menor.La
sangre cargada de oxgeno lleva este gas a todas las clulas del
organismo, de ellas recoge el dixido de carbono, producido en la
respiracin celular, y lo lleva a los pulmones.
PRESIONES RESPIRATORIAS
Las presiones que se encuentra en el sistema respiratorio se
encuentran en relacin con todo lo que es el trax, pulmn y
ventilacin. Los movimientos que se realizan en la fase
inspiratoria, incluyendo el cambio de presiones est dado por los
msculos inspiratorios, entre ellos el ms principal es el diafragma,
este musculo tiene una forma especial ya que es cncavo por abajo y
convexo por arriba, y en la inspiracin este musculo se aplana, cuyo
origen e insercin es bastante amplio.
Para entender un poco de presiones, tenemos que conocer algunas
leyes de los gases, como es el caso de la ley de boyle que nos
indica que a temperatura constante el volumen y la presin son
inversamente proporcionales, es decir a la temperatura constante
del sistema respiratorio mientras a mayor volumen intratorcico, la
presin intratorcica se disminuye.
Las presiones intratorcica que podemos encontrar son 3:
Presiones intraalveolar (PA): Es la presin que se encuentra al
interior de los alveolos pulmonares, muchas veces es llamada
intrapulmonar, cuando la glotis se encuentra abierta esta presin se
iguala a la de presin atmosfrica.
Presin intrapleural (PIP) : Es la presin que se encuentra entre
las 2 pleuras es decir en el espacio pleural, esta presin suele ser
negativa comparada con la presin atmosfrica.
Presin transpleural: (PTP): Presin se encuentra entre las presin
intraalveolar (PA) y la intrapleural (PIP) diferida durante la fase
inspiratorio en el ciclo respiratorio, donde es positiva. Presin de
retraccin: esta presin como su nombre lo dice, se produce por la
capacidad que tiene los pulmones de retraerse, est en relacin con
las paredes que deben de estirar a los pulmones durante la
inspiracin.
Presin pleural (Ppl): Ocurre la respiracin espontnea es
habitualmente negativa, porque el tamao de reposo del pulmn es
menor que el del trax. Presin en las vas areas. Es la que impulsa
el flujo areo, se dice que la direccin de esta presin es de tipo
decreciente hacia el alvolo o hacia la boca. Presin transpulmonar
(Ptp) es la diferencia entre la presin en la boca y la presin
pleural.
MECANISMOS QUE LLEVAN Y SE OPONEN AL COLAPSO PULMONAR
Atelectacia
Consiste en una aireacin incompleta o nula de los
pulmones.Laatelectasia agudase observa como una zona de pulmn
deprimida, bien delimitada, rojo oscuro, hmeda, con escasa o nula
crepitacin.
Laatelectasia crnicase observa como un rea deprimida, limitada,
anmica, seca con escasa o nula crepitacin. La atelectasia crnica
conduce con frecuencia a lainduracin atelectsica. Se produce en
estos casos fibrosis intersticial con organizacin del edema
(carnificacin), hiperplasia del epitelio alveolar y un aumento del
tejido elstico (cirrosis elstica) y frecuentemente organizacin del
exudado alveolar.VOLUMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
La inspiracin dura aproximadamente 2 segundos, y la espiracin 2
3
segundos.Porlotanto,elcicloventilatoriodura45segundos.LaFrecuenciarespiratoriaeselnmerodeciclosqueserepitenen1minuto,
yesde12a15(resp./min.).FR=60/45=1215resp/minLacantidaddeairequeentraencadainspiracin,queesigualalamismaquese
expulsaencadaespiracin,esaproximadamente500ml(05l.),ysellamaVolumen
corriente (V.C.).El volumenminuto
(V.m)eslacantidaddeairequeentraenlospulmonesenunminuto.Vm=VcxFr=500x1215=6.0007.500ml
Elaireextraquepodemosintroducirenunainspiracinforzadarecibeelnombre
deVolumeninspiratoriodereserva(V.I.R),queoscilasobrelos3.100ml.Elvolumendeairequepodemosexpulsarenunaespiracinforzadadespusde
unainspiracinnormal sellama
Volumenespiratoriodereserva(V.E.R),quese
sitaentornoalos1.200ml.Elaireresidualquenosquedaenlospulmonestrasunaespiracinforzada,se
llamaVolumenresidual(V.R),queestsobrelos1200ml.No todo el aire que
llega a los pulmones (500 ml), llega a la zona de
intercambio,hayunapartequesequedeenelespaciomuertoanatmico,quesonlaspartes
del aparato respiratorio que notienen alvolos (trquea), la
cantidadesta alrededordelos150ml.
RADIACIN, EVAPORACIN Y SUDOR.
RADIACIN
Consiste en la propagacin deenergaen forma deondas
electromagnticasopartculas subatmicasa travs del vaco o de un medio
material. Clasificacin de las radiaciones electromagnticasLas ondas
o radiaciones electromagnticas se pueden clasificar en: Radiacin no
ionizante:No tienen la suficiente energa como para romper los
enlaces que unen los tomos del medio que irradian (ondas de radio y
TV, microondas, luz visible, etc.). Radiacin ionizante:Tienen
suficiente energa como para producir ionizaciones de los tomos del
medio o materia que es irradiado. Van desde los rayos X hasta la
radiacin csmica.Clasificacin de las radiaciones ionizantesLa
radiactividad es un fenmeno fsico por el cual algunos cuerpos o
elementos qumicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que
tienen la propiedad de impresionar placas fotogrficas, ionizar
gases, producir fluorescencia, etc.Es uno de los grandes
descubrimientos del hombre contemporneo y, a la par que se fueron
conociendo sus efectos, tambin se descubrieron aplicaciones de gran
utilidad, ya que las sustancias radiactivas o los instrumentos
emisores de radiaciones ionizantes resultan insustituibles en
medicina, agricultura, industria, ciencias de la tierra, biologa y
otras muchas ramas.La emisin de radiaciones ionizantes es una
caracterstica comn a muchos tomos en cuyo ncleo el nmero de
neutrones resulta escaso o excesivo, lo que les hace inestables
(radiactivos), por lo que sus ligaduras nucleares se transforman
buscando configuraciones ms estables, a la vez que se libera
energa, asociada a la radiacin emitida.EVAPORACIN
Laevaporacines un proceso fsico que consiste en el paso lento y
gradual de un estadolquidohacia un estadogaseoso, tras haber
adquirido suficiente energa para vencer latensin superficial. A
diferencia de laebullicin, la evaporacin se puede producir a
cualquier temperatura, siendo ms rpido cuanto ms elevada sea esta.
No es necesario que toda la masa alcance elpunto de ebullicin.
Cuando existe un espacio libre encima de un lquido, una parte de
sus molculas est en formagaseosa, al equilibrase, la cantidad de
materia gaseosa define lapresin de vaporsaturante, la cualnodepende
delvolumen, pero vara segn la naturaleza del lquido y la
temperatura. Si la cantidad de gas es inferior a la presin de vapor
saturante, una parte de las molculas pasan de la fase lquida a la
gaseosa: eso es la evaporacin. Cuando la presin de vapor iguala a
la atmosfrica, se produce laebullicin.1Enhidrologa, la evaporacin
es una de lasvariables hidrolgicasimportantes al momento de
establecer elbalance hdricode una determinada cuenca hidrogrfica o
parte de esta. En este caso, se debe distinguir entre la evaporacin
desde superficies libres y la evaporacin desde el suelo. La
evaporacin de agua es importante e indispensable en la vida, ya que
elvapor de agua, alcondensarsese transforma en nubesy vuelve en
forma delluvia,nieve,nieblaoroco.SUDOR
Elsudores producido generalmente como unmedio de
refrigeracincorporal conocido comotranspiracin. El sudor tambin
puede ser causado por una respuesta fsica a la estimulacin y
elmiedo, ya que estos estmulos aumentan la excitacin que elsistema
nervioso simpticoejerce sobre lasglndulas sudorparas.El cuerpo
logra su mejor funcionamiento cuando se encuentra a una temperatura
de aproximadamente 98.6F (37C). Cuando el cuerpo aumenta su
temperatura, al cerebro no le gusta. El cerebro prefiere que tu
cuerpo se mantenga a una temperatura menor y agradable. Por lo
tanto, la parte de tu cerebro que controla la temperatura, llamada
hipotlamo, enva un mensaje a tu cuerpo, indicndole que sude.Despus,
unas glndulas especiales que se encuentran en la piel denominada
"glndulas sudorparas" comienzan a producir el sudor. El sudor
tambin se conoce con el nombre de "transpiracin" y est formado
principalmente de agua, con pequeas cantidades de otras sustancias
qumicas como el amonaco, urea, sales y azcar. (Tanto el amonaco
como la urea son desechos que el cuerpo produce al procesar las
protenas).El sudor sale de la piel a travs de unos agujeritos
pequeos llamados "poros". Cuando el sudor se pone en contacto con
el aire, el aire lo evapora (convierte el agua en vapor). A medida
que el sudor se evapora de tu piel, t te enfras.El sudor es un gran
sistema de enfriamiento, pero si ests sudando demasiado en un da de
mucho calor, o despus de jugar de una manera muy activa, es posible
que ests perdiendo mucha agua a travs de la piel. Entonces, es
necesario que repongas esta agua en el cuerpo bebiendo mucho lquido
para no deshidratarte.
NUTRIENTES PRINCIPALESCLASIFICACINNuestro cuerpo realiza muchas
actividades, algunas las vemos (como el crecimiento de nuestras
uas, de nuestro cabello, etc.) y otras se dan internamente (como la
produccin de energa, la digestin de los alimentos, etc.), para las
que requiere del combustible necesario para todas estas importantes
tareas.La manera en la que nuestro cuerpo obtienetodo lo necesario
para funcionares con los nutrientes, que los adquirimos con los
alimentos, y que se pueden clasificar enmacronutrientes(como las
protenas, carbohidratos y grasas) y enmicronutrientes(como las
vitaminas y los minerales). Veamos cada uno de los
nutrientes:PROTENASLas protenas son muy importantes, porque muchos
procesos que ocurren en nuestro cuerpo la utilizan, como para la
formacin de nuestros tejidos, as como para formar energa que se
utiliza como la ltima opcin (despus de que se hayan utilizado los
carbohidratos y las grasas). Participan en la formacin de nuestros
msculos y de muchos sistemas, por lo que es esencial que
consumamosalimentos ricos en protenas, como las carnes, lcteos,
huevos, nueces y legumbres.
CARBOHIDRATOSLos carbohidratos tambin participan en muchos
procesos de nuestro organismo y se caracterizan por ser la primera
fuente de energa que utiliza el cuerpo para echar a andar nuestro
organismo.Para movernos, para mantenernos despiertos, para todo
necesitamos energa, y en primer lugar se obtiene de los
carbohidratos. Para que podamos funcionar es necesario que comamos
arroz, pastas, patatas, cereales, maz y alimentos azucarados, que
nos permitirn tener la energa para mantenernos.GRASASNuestras
clulas se mantienen por un tipo de grasa (lpidos) que conforman su
membrana, as como muchas vitaminas contienen grasas en su
estructura qumica. Muchas hormonas tambin las requieren, por lo que
son esenciales para nuestro organismo. Existendistintos tipos de
grasas, como las saturadas, las monoinstauradas y las
poliinsaturadas, que requerimos para vivir, aunque no deben ser en
exceso.Las grasas tambin son una fuente de energa, a la que se echa
mano despus de utilizar los carbohidratos. Es por esto que nuestro
cuerpo almacena grasa, por si gastamos ms energa que la que nos
proveen los carbohidratos. Es necesario que consumamos grasas a
travs de los alimentos, pero no en exceso, a travs de productos de
origen animal: debemos cuidarnos de comer muchas frituras y
alimentos muy grasosos.VITAMINASLas vitaminas son muy importantes
para nuestro organismo, ya que muchos procesos las requieren, como
nuestro sistema inmunolgico (que nos defiende de los agente
externos), y muchos rganos tambin (como la visin que requiere la
vitamina A).Para que las adquiramos es necesario que consumamos
muchas frutas y verduras, adems de lcteos y carnes.
MINERALESLos minerales son fundamentales para distintos procesos
que ocurren a nivel celular y tambin para nuestros sistemas
corporales. Elcalcio, elsodio, elmagnesio, elpotasio, elcloro,
entre otros, son minerales que requerimos para estar bien y que
perdemos muchas veces en algunas enfermedades, por lo que el que
nos nutramos correctamente nos ayudar a estar sanos.Todos estos
nutrientes son fundamentales para nuestra vida, por lo que debemos
alimentarnos sanamente, con una comida balanceada, donde los
incluyamos todos al comer, para que nuestro cuerpo pueda trabajar
eficientemente.Si quieres comer adecuadamente para asegurarte la
presencia de todos los nutrientes en tu alimentacin, no dejes de
leereste artculo, donde te mostramos algunosconsejos para una
alimentacin balanceada.BIBLIOGRAFIA:
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https://books.google.com.ec/books?isbn=9681863208Cristbal
Valenzuela Calahorro.(1995).Qumica general. Introduccin a la Qumica
Terica.(Pg 360).Teresa Audesirk, Gerald Audesirk, Bruce E.
Byers.(2003). Biologa: la vida en la tierra .(Pg
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Dayana Bajaa20