CLASE N 07 USAT

Prévia do material em texto

www.usat.edu.pewww.usat.edu.pe
BIOFÍSICA
TEMPERATURA Y CALOR
LEYES DE TERMODINÁMICA
www.usat.edu.pe2
¿Qué es temperatura ?
La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. 
Se mide con un termómetro. 
Las escalas más empleadas para medir esta 
magnitud son
Escala 
Celsius (o 
centígrada)
Escala 
Kelvin
www.usat.edu.pe3
LUGARES DE MEDICIÓN DE LA 
TEMPERATURA CORPORAL 
www.usat.edu.pe4
www.usat.edu.pe5
www.usat.edu.pe6
DILATACIÓN 
Dilatación lineal
La Dilatación Lineal es aquella en la cual predomina la variación 
en una única dimensión, es decir, en el ancho, o altura del cuerpo.
l=lo⋅(1+λ⋅ΔT)
• l, l0 : Longitud final e inicial 
respectivamente del cuerpo. 
• λ: Coeficiente de dilatación lineal. 
Es específico de cada material y 
representa el alargamiento que 
experimenta la unidad de longitud de 
un sólido, cuando su temperatura se 
eleva 1 K. 
•∆T: Incremento de temperatura que 
experimenta el cuerpo. 
www.usat.edu.pe7
DILATACIÓN VOLUMÉTRICA
Es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, 
o sea, la variación del volumen del cuerpo.
V=V0⋅(1+γ⋅ΔT)
Donde:
 V, V0 : Volumen final e inicial 
respectivamente del cuerpo 
( m3 ).
 γ: Coeficiente de dilatación 
volumétrica o cúbica, 
representa el aumento de 
volumen de un sólido de 
volumen-
 ∆T: Incremento de 
temperatura que 
experimenta el cuerpo ( K ).
www.usat.edu.pe8
DILATACIÓN SUPERFICIAL 
Se produce cuando predominan dos dimensiones (una superficie) 
frente a una tercera.
S=S0⋅(1+σ⋅ΔT)
S, S0 : Área final e inicial 
respectivamente del cuerpo 
(m²)
σ: Coeficiente de dilatación 
superficial. Es específico de 
cada material y representa 
el aumento de superficie de 
un sólido de área unidad, 
cuando su temperatura se 
eleva 1 K. 
∆T: Incremento de 
temperatura que 
experimenta el cuerpo. 
www.usat.edu.pe9
ESCALAS DE TEMPERATURA 
www.usat.edu.pe10
Es la transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro 
de menor temperatura
El calor siempre fluye desde el cuerpo con mayor 
temperatura hacia el de menor temperatura y no deja 
de transferirse hasta que los dos cuerpos se igualan 
en temperatura y quedan en equilibrio. 
Se transfiere mediante convección, radiación o 
conducción. 
¿Qué es el calor?
https://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtml
www.usat.edu.pe11
Es la relación que hay entre el calor suministrado al 
cuerpo y su incremento de temperatura. Se puede 
calcular a través de la expresión:
C= Q
ΔT
• C : Capacidad calorífica
• Q : Calor intercambiado 
• ∆T : Variación de temperatura
CAPACIDAD CALORÍFICA 
www.usat.edu.pe12
CALOR ESPECÍFICO 
Se obtiene a partir de la capacidad calorífica y 
representa la dificultad con que una sustancia 
intercambia calor con el entorno. 
c= C
m
• c : Calor específico
• C : Capacidad calorífica
• m: Masa 
www.usat.edu.pe13
CALOR LATENTE:
es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase,
de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de
vaporización).
www.usat.edu.pe14
TERMORREGULACIÓN
www.usat.edu.pe15
Los cambios de la temperatura 
provocan la respuesta neuronal 
de los receptores cutáneos
El sistema regulador central 
se encuentra en el 
hipotálamo, asumen las 
funciones de producción y 
pérdida de calor
se compone de una serie 
de elementos que 
conectan el sistema 
nervioso central y 
periférico
www.usat.edu.pe16
MECANISMOS
www.usat.edu.pe17
RADIACIÓN
Es la transferencia de calor desde la
superficie de un objeto hasta la superficie
de otro sin que exista contacto entre ellos
Aumenta el flujo sanguíneo desde los órganos
internos a la piel para aumentar la pérdida de calor
radiante
VASODILATACIÓN PERIFÉRICA
VASOCONSTRICCIÓN PERIFÉRICA
Minimiza la pérdida de calor radiante
www.usat.edu.pe18
EJEMPLOS
La pérdida de calor por radiación puede ser
considerable durante una cirugía cuando la piel
del paciente está expuesta a un entorno frío
Si el entorno está más caliente que la piel,
el cuerpo absorbe el calor por medio de la
radiación
Quitando ropa o mantas, cubrir el cuerpo con
ropa oscura, tupida, disminuye la cantidad de
pérdida de calor por radiación.
Perdida de calor asociado a exposición de la
piel y/o tracto respiratorio a una
concentración de humedad menor a la
necesaria.
www.usat.edu.pe19
CONDUCCIÓN
Es el paso de calor
desde una
molécula a otra de
menor
temperatura.
La transferencia
conductiva no puede
hacerse sin contacto
entre las moléculas y en
condiciones normales
solo es responsable de
una pérdida de calor
mínima
Por ejemplo:
cuando se sumerge el cuerpo
en agua fría.
salvo
La cantidad de calor transferido
depende de la diferencia de
temperatura y de la cantidad y
duración del contacto.
Sólidos
Líquidos
Conducen el
calor por
medio del
contactoGases
www.usat.edu.pe20
EJEMPLOS
Cuando la piel caliente toca un objeto más frío, se pierde calor.
Aplicar un paquete de hielo o bañar al paciente con un
paño frío aumenta la pérdida de calor por conducción
Poner varias capas de ropa reduce la pérdida por conducción
El cuerpo gana calor por conducción cuando entra en
contacto con materiales más calientes que la
temperatura de la piel (p. ej., la aplicación de una
almohadilla de agua térmica).
Pérdida o ganancia del calor corporal a una superficie
fría o caliente en contacto directo con el recién nacido
www.usat.edu.pe21
Es la dispersión del calor por las 
corrientes de aire.
La cantidad de aire adyacente al cuerpo 
que se calienta suele ser pequeña
Es la transferencia de calor hacia fuera 
por el movimiento del aire.
CONVECCIÓN
www.usat.edu.pe22
EJEMPLOS
Un ventilador promueve la pérdida de calor por convección.
La pérdida de calor por convección aumenta cuando la piel húmeda entra
en contacto con aire que se mueve ligeramente.
www.usat.edu.pe23
EVAPORACIÓN
Es la vaporización continua de la 
humedad del aparato 
respiratorio, de las mucosas de 
la boca y de la piel. 
Es la transferencia de la energía 
de calor cuando un líquido se 
convierte en gas. El cuerpo 
pierde continuamente calor por 
evaporación. 
www.usat.edu.pe24
EJEMPLOS
Aproximadamente de 600 a 900 ml por
día se evaporan desde la piel y los
pulmones, ocasionando pérdida de
agua y calor.
Durante el ejercicio físico más del 80%
del calor producido se pierde por
evaporación.
www.usat.edu.pe
LEY DE LA 
TERMODINÁMICA
El punto de partida para la mayor parte de 
las consideraciones termodinámicas son las 
leyes (o principios) de la termodinámica, que 
postulan que la energía puede ser 
intercambiada entre sistemas físicos en forma 
de calor o trabajo. 
Es importante remarcar que los principios de 
la termodinámica son válidos siempre y 
cuando se apliquen en sistemas 
macroscópicos, pero inaplicables a nivel 
microscópico.
www.usat.edu.pe
PRIMERA LEY DE LA 
TERMODINÁMICA
Establece que “la energía no se crea ni se destruye, solo se 
transforma “. Esto quiere decir que si se realiza trabajo 
sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la 
energía interna del sistema cambiará.
Más formalmente, este principio se descompone en 
dos partes:
El principio de la accesibilidad adiabática:
En termodinámica, adiabático quiere decir
que no intercambia calor con su entorno,
que dice que el conjunto de los estados de
equilibrio a los que puede acceder un
sistema termodinámico cerrado es,
adiabáticamente, un conjunto
simplemente conexo.
El principio de conservación de la
energía: Que establece que el trabajo
de la conexión adiabática entre dos
estados de equilibrio de un sistema
cerrado depende exclusivamente de
ambos estados conectados.
www.usat.edu.pe
SEGUNDA LEY DE LA 
TERMODINÁMICA
La segunda ley impone
restricciones para las
transferencias de energía que
hipotéticamente pudieran
llevarse a cabo teniendo en
cuenta sólo el primer principio.
Esta ley apoya todo su
contenido aceptando la
existencia de una magnitud
física llamada entropía,de tal
manera que, para un sistema
aislado
La segunda ley de la
termodinámica, es una de las
leyes más importantes de la
física; aun pudiéndose formular
de muchas maneras todas llevan
a la explicación del concepto de
irreversibilidad y al de entropía.
cuando es tratado por otras
ramas de la física.
www.usat.edu.pe
TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
El tercer principio de la termodinámica, también 
conocido como tercera ley de la termodinámica y, 
más adecuadamente como postulado de Nernst, 
afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en 
un número finito de procesos físicos.
Lo que, sucintamente, puede definirse como:
Al llegar al cero absoluto, 0 K, cualquier
proceso de un sistema físico se detiene.
Al llegar al cero absoluto la entropía
alcanza un valor mínimo y constante
La tercera de las leyes de la
termodinámica, pero es
importante reconocer que no
es una noción exigida por la
termodinámica clásica, por lo
que resulta inapropiado
tratarlo de ley, siendo incluso
inconsistente con la mecánica
estadística clásica y
necesitando el
establecimiento previo de la
estadística cuántica para ser
valorado adecuadamente.
www.usat.edu.pe
PRINCIPIO CERO DE LA 
TERMODINÁMICA
Este principio tiene una
gran importancia
experimental, puesto que
permite construir
instrumentos que midan la
temperatura de un sistema,
aunque no resulta tan
importante en el marco
teórico de la
termodinámica.
Además, establece
que “si dos sistemas A
y B están en equilibrio
térmico con un tercer
sistema C, entonces
los sistemas A y B
estarán en equilibrio
térmico entre sí
Este principio o ley cero
establece que existe una
determinada propiedad,
denominada temperatura
empírica (θ), que es común
para todos los estados de
equilibrio termodinámico
que se encuentren en
equilibrio mutuo con uno
dado.
www.usat.edu.pe
www.usat.edu.pe
Es la energía que gasta tu cuerpo en vivir un día
genérico de vuestra vida, sin contar el ejercicio o el
trabajo realizado, es decir, es la cantidad de calorías
necesarias para poder realizar todas las funciones que
necesita tu organismo para vivir.
Lo primero que hay que tener en cuenta
es que el metabolismo basal está
directamente ligado a la cantidad de
tejido muscular que el organismo en
cuestión posea, a más cantidad de
músculo mayor será el metabolismo
basal.
www.usat.edu.pe
www.usat.edu.pe
GENÉTICA
GÉNERO
EDAD
Cada cuerpo es un mundo y esto es porque
genéticamente unos actúan de forma
diferentes a las mismas cosas
Los hombres siempre queman más calorías que
las mujeres (por normal general) incluso
cuando se está descansando
El metabolismo va en aumento hasta los 30
años, luego se suele mantener estable hasta los
40 años a partir de los cuales va disminuyendo
poco a poco.
www.usat.edu.pe
www.usat.edu.pe
NORMAL
LENTO
RÁPIDO
Es el que corresponde a
la mayoría de las personas.
Es aquel en el que el organismo en
estado de repose tiene un gasto
calórico inferior a lo que seria
normal.
Es aquel en que el organismo en
estado de reposo presenta un gasto
calórico superior a lo que seria
normal. las personas con este tipo
de metabolismo suelen ser delgadas
www.usat.edu.pe
www.usat.edu.pe
CÁLCULO DE CALORÍAS NECESARIAS
Edad Hombres Mujeres 
0-3 años (60,9 x peso) - 54 (61 x peso) - 51 
3-10 años (22,7 x peso) + 495 (22,5 x peso) + 499 
10-18 años (17,5 x peso) + 651 (12,2 x peso) + 746 
18-30 años (15,3 x peso) + 679 (14,7 x peso) + 496 
30-60 años (11,6 x peso) + 879 (8,7 x peso) + 829 
Más de 60 años (13,5 x peso) + 487 (10,5 x peso) + 596 
 
www.usat.edu.pe34
RENDIMIENTO DE UTILIZACIÓN
DE LOS ALIMENTOS
www.usat.edu.pe35
La actividad física debe
adquirir un papel
primordial junto con el
seguimiento de una
alimentación saludable. La
influencia de la
alimentación en el
rendimiento deportivo se
asocia a numerosas y
buenos resultados de salud
a nivel físico y psicológico,
así como a nivel estético.
www.usat.edu.pe36
La tasa de intercambio de energía
se puede medir observando la tasa
de consumo de oxígeno que se
utiliza para convertir el alimento
en energía.
El equivalente calorífico del
oxígeno se define entonces como
el cociente entre la energía
liberada y el oxígeno consumido.
www.usat.edu.pe37
EL RENDIMIENTO EN LA UTILIZACIÓN DE LOS ALIMENTOS
La manera más habitual de definir el rendimiento es considerar la energía 
para realizar trabajo “útil” con la tasa metabólica real de la actividad 
menos la tasa metabólica basal.
www.usat.edu.pe38
Tasas metabólicas aproximadas por unidad de masa de un 
hombre de 20 años en el ejercicio de varias actividades.
Actividad [(1/m)(ΔU/Δt)][W/Kg]
Dormir 1,1
Acostado y despierto 1,2
Sentado en posición recta 1,5
De pie 2,6
Pasear 4,3
Temblar 7,6
Montar en bicicleta 7,6
Traspalar 9,2
Nadar 11,0
Moverse pesadamente 11,0
Esquiar 15,0
Correr 18,0
www.usat.edu.pe39
RENDIMIENTO MÁXIMO DE TRABAJOS FÍSICOS
Actividad Rendimiento %
Traspalar en 
posición inclinada
3
Levantar pesos 9
Girar una rueda 
pesada
13
Subir escaleras de 
mano
06
Subir escaleras 23
Montar bicicleta 25
Escalar colinas con 
pendiente de 5ª
30
www.usat.edu.pe40
BIBLIOGRAFÍA
• Leyva H, Leyva T. Física I: teoría, problemas resueltos y propuestos. Lima: MOSHERA SRL; 2012.
• Tórtora G ; Graboswski S. Principios de Anatomía y Fisiología.Vol.2 . 13ava ed , Editorial Medica
Panamericana. México D.F. 2013.
LINKOGRAFÍAS
• Moreno M, Robles J, Guerrero F. Trastornos de la regulación de la temperatura. p 4-5. Disponible
en:http://www.medynet.com/usuarios/jraguilar/Manual%20de%20urgencias%20y%20Emergencias/tem
p.pdf.
• Agüera J. Principios termodinámicos. Disponible en: https:
//www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.uco.es/termodinamica/ppt/pdf/termo
%25201.pdf&ved=2ahUKEwjuqtOD0YfiAhUFtlkKHRiLCk4QFjAKegQIARAB&usg=AOvVaw3n4oiu2HylO9ijGi
LigX2h ; 2011.
REFERENCIAS
http://www.medynet.com/usuarios/jraguilar/Manual de urgencias y Emergencias/temp.pdf
www.usat.edu.pe
http://www.facebook.com/usat.peru
https://plus.google.com/+usateduperu
https://twitter.com/usatenlinea
https://www.youtube.com/user/tvusat