Termorregulación

Universidad de Buenos Aires

Facultad deFacultad de MedicinaMedicina

C.B.C.C.B.C.

Lic. Magdalena Veronesi

Termorregulación

Es la capacidad del cuerpo para regular regular su temperaturasu temperatura, dentro de ciertos rangos, incluso cuando la temperatura circundante es muy diferente. Los animales animales homeotermoshomeotermos tienen capacidad para regular su propia temperatura.

CALOR

Es una manifestación de la energía relacionada con el movimiento (agitación) molecular.

-Al igual que el “trabajo”, es energía transferida.

-Se mide y se expresa en unidades de energía: Caloría (cal) Kilocaloría (kcal) Joules (1 cal = 4,1855 J)

-Podría definirse como una medida de la “intensidad” o “nivel" de calor.

-Esta asociada con el movimiento traslacional de las moléculas

TEMPERATURA

La temperatura corporal normal, de acuerdo con la American Medical Association (Asociación Médica Estadounidense), puede oscilar entre 36,5 y 37,2 °C.

Termorregulación

En el hipotálamo se encuentra el «termostato» En el hipotálamo se encuentra el «termostato» del organismodel organismo

Vasoconstricción

En el hipotálamo posterior existe el centro nervioso simpático encargado de enviar señales que causa una disminución del diámetro de los vasos sanguíneos cutáneos; ésta es la razón por la cual la gente palidece con el frío.

CONDUCTA TERMORREGULATORIA

Piloerección

La estimulación del sistema nervios simpático provoca la contracción de los músculos erectores, ubicados en la base de los foliculos pilosos, lo que ocasiona que se levanten. Esto cierra los poros y evita la pérdida de calor. También crea una capa densa de aire pegada al cuerpo, evitando perder calor por convección.

CONDUCTA TERMORREGULATORIA

TRANSFERENCIA DE CALOR

El calor fluye de sitios de mayor temperatura hacia sitios de menor temperatura por:

Conducción

Convección

Radiación

Conducción-Existe un medio material a través de cual el calor fluye.

-No existe transporte neto de materia.

-Resulta de: choques moleculares (en gases y líquidos).

movimiento de electrones (en conductores metálicos).

vibraciones de la red cristalina (en sólidos aislantes). (intercambio de “fonones”, cuantos de vibración de la matriz cristalina)

“ley de Fourier” de la conducción del calor.

l

TTAk

dt

dQP FC

donde:

térmicogradiente

l

T

l

TT FC

térmicadadconductivi k

Convección-Existe un medio fluido hacia el cual el calor fluye.

-Existe transporte neto de materia.

-Resulta en un movimiento de fluido debido a cambios de peso específico por dilatación al calentarse y enfriarse; o bien puede forzarse dicho movimiento.

Radiación:-Los sistemas que intercambien calor no necesitan estar en contacto.

-No es necesario que exista un medio material por donde “fluya” la energía.

-El calor se transmite sin transporte de materia.

La comunidad científica trató de determinarla experimentalmente

Ley de Stefan-BoltzmannLey de Stefan-Boltzmann

Donde: P potencia radiada total

A área de la superficie radiante

T temperatura absoluta en K

σ Cte de S-B = 5,67033 x10-8

W/m2K4

є Emisividad

4TAP

Ley de Wien

m.K 002898,0 CteTmáx

Veamos algunas curvas de radiación para diferentes temperaturas

BIOENERGÉTICA

El Conjunto de los Procesos Celularespor medio de los cuales se Transformala Energía de las Sustancias Nutricias

(Hidratos de Carbono, Grasas yProteínas) a una Forma Energética

Biológicamente útil

TERMODINÁMICA

El Campo de las Ciencias Físicas que

estudia los Intercambios de Energía

entre Conjuntos de materia

Para determinar si una reacción es o no espontánea, es necesario estudiar su su termodinámicatermodinámica. Esta rama de la ciencia permite calcular la cantidad de trabajo útil producido por una reacción.

TERMODINÁMICA

Sistema MedioConjunto de Materia Todo el Resto de

la Materia

Universo Sistema + Medio

Aspectos que Estudia la Termodinámica

METABOLISMO

Suma Total de los Procesos Químicos involucrados en la liberación y utilización de Energía dentro de la célula

Metabolismo Celular

Anabolismo

Proceso de Síntesis Recurre a Energía paraElaborar Moléculas Mayoresa Partir de MoléculasPequeñas

Homeostasia:Balance Constante entre el Catabolismo y Anabolismo

Catabolismo

Proceso de DescomposiciónFragmentación de Moléculas

Grandes a MoléculasPequeñas con la Liberación

de Energía y Calor

El hombre como un sistema termodinámico

• Estudia el intercambio entre distintas formas de energía

• El hombre es un sistema capaz de transformar un tipo de energía en otro.

• Existe además un flujo continuo de información codificada.

Sistemas Sistemas TermodinámicosTermodinámicos

Sistemas Termodinámicos

Primera ley de la Termodinámica Primera ley de la Termodinámica

La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a un sistema de muchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una energía interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B,

∆U=UB-UA

1º Ley de la Termodinámica1º Ley de la Termodinámica

UWQ Conservación

de la Energía

VPW .

V

FS

TT

Q

Transformaciones

• Isócora o a volumen constante

• Isóbara o a presión constante

Transformaciones

• Isoterma o a temperatura constante

pV=nRT

Transformaciones

• Adiabática o aislada térmicamente, Q=0

Transformaciones

Esta ley establece que la energía total de un sistema aislado es constante, es decir "La suma de las energías cinética y potencial permanece constante, aun cuando una de la dos puede aumentar o disminuir a expensas de la otra".

Primera ley de la Termodinámica

ENTALPÍA

Para expresar el calor absorbido ó liberado en un proceso se usa una cantidad llamada

entalpía. El cambio de entalpía para un proceso a presión constante, se define como el calor Liberado (exotérmica) ó absorbido (endotérmica) por el sistema en el proceso químico

CalorCalor

El calor se considera positivopositivo cuando fluye fluye

hacia el sistemahacia el sistema, cuando incrementa su

energía interna.

El calor se considera negativonegativo cuando

fluye desde el sistemafluye desde el sistema, por lo que

disminuye su energía interna.

Calor específicoCalor específico

La cantidad de calor tomada o cedida por un

cuerpo para variar en una cantidad su

temperatura es directamente proporcional a

su masa. .                  

ENTALPÍA

• H es la entalpía (en julios). • U es la energía interna (en julios). • p es la presión del sistema (en pascales). • V es el volumen del sistema (en metros cúbicos).

VPUH .

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

ENTROPIA

- Establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no.

- Ordenado un sistema termodinámico ó un desorden del sistema termodinámico.

“El calor jamás fluye espontáneamente

de un objeto frío a un objeto caliente”.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

ENTROPIA

El cambio de entropía, dS (J/Kg) entre dos

estados está dado por el calor transferido, dQ,

dividido entre la temperatura absoluta T del

sistema, en ese intervalo. Es decir:

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA ENTROPIA

∆S = ∆QT

Un arreglo desordenado es másprobable que uno ordenado, si se dejan actuar las leyes de la naturaleza sininterferencia.

“LLos sistema aislados tienden al desorden y la entropía es una medida de ese desorden”

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

ENTROPIA

Existen dos fuerzas que compiten en la estabilización de las sustancias.

• La entalpía: estabiliza a los materiales al generar enlaces más fuertes y hacer compuestos más ordenados.

• La entropía: Estabiliza a los materiales al desordenarlos.

Los dos fenómenos afectan a una reacción y deciden la manera en que procede. Por ello requerimos de una cantidad que los considere a ambos.

TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA

Afirma que no se puede alcanzar el cero

absoluto en un número finito de etapas.

• Al llegar al cero absoluto (0 K) cualquier proceso de un sistema se detiene.

• Al llegar al 0 absoluto (0 K) la entropía alcanza un valor constante.

Energía LibreEnergía Libre

El comportamiento de un sistema, siempre El comportamiento de un sistema, siempre tiende hacia el aumento de entropía y hacia la tiende hacia el aumento de entropía y hacia la mínima entalpía, siendo la ENERGIA LIBRE mínima entalpía, siendo la ENERGIA LIBRE

DE GIBBS la magnitud que evalúa DE GIBBS la magnitud que evalúa simultáneamente ambas tendencias.simultáneamente ambas tendencias.

STHG .

Indica la energía útil disponible máxima que Indica la energía útil disponible máxima que puede obtenerse a T y P constantes, en forma puede obtenerse a T y P constantes, en forma

de trabajo.de trabajo.

Energía Libre de Energía Libre de GibbsGibbs

0G

0G

0G

El proceso es espontáneo

El sistema está en equilibrio

La reacción es no espontánea.

PROCESO EXERGÓNICO

PROCESO ENDERGÓNICO

STHG .

Gracias