Seminario No.5 Termodinámica.

Temperatura.

En física, la temperatura se refiere a una magnitud utilizada para medir la energía cinética de un sistema termodinámico, que se genera con los movimientos de las partículas que son parte del sistema. A mayor movimiento, aumenta la temperatura, mientras que, a menor movimiento, la temperatura tiende a disminuir. 

La temperatura corporal se refiere al aumento o disminución de calor en un organismo. Y para controlar la temperatura, cada organismo tiene sus propios mecanismos de termorregulación.

Escalas de temperatura.

Las tres escalas de temperatura más comunes son: Celsius, Fahrenheit y Kelvin. 

La escala Celsius (°C) toma en cuenta el valor 0° para el punto de fusión del agua, mientras que el punto de ebullición del agua corresponde a 100° En el caso de la escala Fahrenheit (°F), el punto de fusión del agua está a los 32° y el de ebullición a los 212°. La escala Kelvin el punto de fusión del agua se da a los 273k y el de ebullición, a los 373 K.

La teoría cinética.

Se ocupa de los detalles del movimiento y del choque molecular, aplica las leyes de la mecánica clásica a cada una de las moléculas de un sistema y de ellas deduce, por ejemplo, expresiones de la presión, temperatura, energía interna y calores específicos.

Formas de transferir el calor 

En general, se reconocen tres modos distintos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación, aunque, solo la conducción y radiación debieran considerarse formas de transmisión de calor, porque solo ellas dependen exclusivamente de un desequilibrio térmico para producirse. 

• Conducción: Se produce cuando dos objetos a diferentes temperaturas entran en contacto. El calor fluirá a través del objeto de mayor temperatura hacia el de menor buscando alcanzar el equilibrio térmico (ambos objetos a la misma temperatura). 
• Convección: Tiene lugar en líquidos y gases. Se produce cuando las partes más calientes de un fluido ascienden hacia las zonas más frías, generando de esta manera una circulación continúa del fluido (corriente convectiva) y transmitiendo así el calor hacía las zonas frías. 
• Radiación: No necesita el contacto de la fuente de calor con el objeto que se desea calentar. A diferencia de la conducción y convección, no precisa de materia para calentar.

Leyes de termodinámica.

Primera Ley.

• La energía no se crea ni se destruye. Se conserva constante y puede interconvertirse.

Segunda Ley.

• Si bien todo el trabajo mecánico puede transformarse en calor, no todo el calor puede transformarse en trabajo mecánico.

Tercera Ley.

• No se puede enfriar un sistema termodinámico al 0 absoluto en un número finitos de procesos físicos. 

Un proceso espontáneo que ocurre en un sistema con una disminución de entropía, causa un cambio en la entropía del entorno. ¿Qué es lo que se transfiere al entorno que causa el cambio en su entropía?

Pasar de un estado a otro de desorden (entropía) implica una transferencia de energía (∆𝑄) y todo ello a una temperatura dada, ya que una misma cantidad de calor o energía transferida supone una variación menor de la entropía del sistema si este se encuentra a una temperatura elevada, porque en esas condiciones las partículas del sistema ya tienen una movilidad alta.

¿Cuál es la definición de variación de energía libre (ΔG) en términos de la entropía del universo? 

La energía libre es un proceso solo sucederá de manera espontánea, sin añadir energía.

La energía libre de Gibbs (G) de un sistema es una medida de la cantidad de energía utilizable (energía que puede realizar un trabajo) en ese sistema.

Para que un proceso sea espontáneo, ¿qué debe ocurrir con la entropía del universo? 

Un proceso espontáneo es, en termodinámica, la evolución en el tiempo de un sistema en el cual se libera energía libre, usualmente en forma de calor, hasta alcanzar un estado energético más estable. Así para que un proceso sea espontáneo debe aumentar la entropía en el universo y nunca puede ser menor que cero. 

Explique cuál es la Relación que existe entre Entropía y Entalpía con las Leyes de la Termodinámica.

Se relacionan a través de la temperatura, si se mantiene una temperatura constante, a un aumento de la entalpía provoca un aumento en su entropía, y viceversa.  

¿Qué son reacciones acopladas?

Las reacciones acopladas son aquellas donde la energía libre de una reacción (exergónica) es utilizada para conducir/dirigir una segunda reacción (endergónica). Por lo tanto, las reacciones acopladas representan reacciones liberadoras de energía acopladas a reacciones que requieren energía.

¿Porque decimos que el ATP es la moneda universal de la Energía?

El ATP es denominado moneda energética porque es la principal molécula que utilizan las células para obtener energía y llevar a cabo sus funciones. El ATP interviene, por ejemplo, en la contracción muscular o en las rutas de síntesis de sustancias (rutas anabólicas). 

Las pérdidas de calor en la superficie corporal.

Conducción: Pierde el 3% de calor

Convección: Pierde el 12% de calor

Evaporación: Pierde el 27% de calor

Radiación: Pierde el 68% de calor

Mecanismo de producción de la fiebre y sus fases.

El hipotálamo inicia comportamientos de producción de calor (escalofríos y vasoconstricción) que aumentan la temperatura corporal global al nuevo nivel predeterminado, y aparece la fiebre.

Fases de la fiebre: 

• Prodrómica: Ascenso térmico progresivo, comienzan a funcionar los sistemas productores de pirógenos endógeno, se incrementa la producción y conservación del calor. 
• Estacionaria: Se alcanza el nivel de fiebre con un nuevo equilibrio térmico, aumenta el gasto cardíaco, disminuye la vasoconstricción. 
• Defervescencia: El hipotálamo está tratando de recuperar su temperatura normal; nuevo ajuste con más pérdida de calor, la termólisis supera a la termogénesis y se elimina el calor acumulado.

Metabolismo Basal y Tasa metabólica basal. 

Metabolismo basal: es la energía que necesita tu cuerpo para sobrevivir, realizando las funciones básicas, como respirar, bombear el corazón, filtrar la sangre, sintetizar hormonas o parpadear.
Tasa metabólica basal: es el cálculo de las calorías mínimas que precisa una persona para realizar sus funciones orgánicas cada día. 

Como se calcula la TMB 

Existen muchas fórmulas para calcular tu TMB, pero una de las más utilizadas en todo el mundo es la fórmula de Harris Benedict:

• Mujeres: TMB= (10 × peso en Kg) + (6.25× altura en cm) - (5 × edad en años) - 161 
• Hombres: TMB= (10 × peso en Kg) + (6.25× altura en cm) - (5 × edad en años) + 5 

Calcule la TMB de mujer de 65 kg que mide 1.65 cm y tiene 24 años de edad. 

TMB= (10 × 65kg) + (6.25 × 1.65cm) - (5 × 24) - 161 
TMB= 650 + 1031.25 - 120 - 161
TMB= 1400.25

Seminario No.4 Biomecánica.

¿ Qué es carga y potencia?

• Carga: Es la medida cuantitativa y cualitativa del estímulo desarrollado durante el entrenamiento que determina las adaptaciones por su “conjunto” y no por su aplicación aislada.
• Potencia: Es la cantidad de trabajo (fuerza o energía aplicada a un cuerpo) en una unidad de tiempo. 

Tipos de fuerza.

Fuerza de contacto: Resulta de la interacción entre dos cuerpos a través de un contacto físico entre ellos. Existen distintas clases de fuerza de este tipo, como fuerza de empuje, fuerza de fricción o fuerza de tensión.

Fuerza a distancia: Resulta de la interacción entre dos cuerpos sin que exista contacto físico. Por ejemplo, las fuerzas electromagnéticas y las fuerzas gravitacionales.

Fuerza gravitacional: Es un tipo de fuerza a distancia que se define como un fenómeno físico en el que los cuerpos con una determinada masa se atraen entre ellos siempre que se encuentren dentro de su campo gravitacional. La fuerza gravitacional es especialmente importante en cuerpos de gran masa como los planetas. En este sentido, la gravedad indica el peso de un cuerpo.

Fuerza magnética o electromagnética: Se refiere a la fuerza que tienen los cuerpos cuando sus partículas se atraen o repelen según sus cargas eléctricas. Por ejemplo, los cuerpos que tienen cargas iguales se repelen, y aquellos cuerpos que tienen cargas diferentes se atraen. Cuando este tipo de fuerza ocurre en cuerpos en movimiento se generan campos electromagnéticos.

Fuerza de rozamiento o fricción: La fuerza de rozamiento o fricción es aquella que surge cuando un objeto o cuerpo se mueve sobre otro, por lo que sus superficies entran en contacto generando resistencia ya que uno se opone al movimiento. Por ejemplo, deslizar una caja sobre la superficie del suelo.

Fuerza estática: Se refiere a la poca variación de la intensidad, lugar o dirección de la fuerza que actúa sobre un cuerpo, por lo que esta suele ser constante. Por ejemplo, el peso de una casa.

Fuerza dinámica: Es la fuerza que varía de manera violenta de dirección, punto de aplicación o intensidad. Por ejemplo, un impacto fuerte e inesperado sobre un cuerpo en reposo.

Fuerza de acción: Son aquellas fuerzas exteriores que actúan sobre un cuerpo con el objetivo de desplazarlo o deformar su estructura. Por ejemplo empujar un objeto de gran peso y tamaño.

Fuerza de reacción: Se refiere a las fuerzas que son generadas como respuesta o reacción por el cuerpo u objeto que recibe una fuerza de acción a fin de mantener el equilibrio. Por ejemplo, si tratamos de mover una caja de gran tamaño y peso, esta generará una fuerza de reacción para mantener el equilibrio.

Fuerza elástica: Se refiere a la fuerza que poseen ciertos cuerpos para recuperar su forma o estructura original luego de ser deformados, por tanto se trata de un tipo de fuerza que depende en gran medida de las propiedades físicas del cuerpo. Por ejemplo, un resorte.

Fuerza de tensión: Se trata de un tipo de fuerza que se transmite a través de diferentes cuerpos diferentes, se trata de dos fuerzas opuestas afectan a un mismo cuerpo pero en direcciones opuestas. Por ejemplo, una polea.

Leyes de Newton. 

Primera Ley: Principio de Inercia 

• Un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza o actúan varias que se anulan entre si, el cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme.

Segunda Ley: Principio de Aceleración 

• La aceleración que adquiere un cuerpo bajo la acción de una fuerza, es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a su masa.

Tercera Ley: Principio de acción y reacción 

• Si un cuerpo ejerce una fuerza-acción sobre otro, este reacciona con una fuerza igual y opuesta.

Ley de Hooke.

La Ley de Hooke describe fenómenos elásticos como los que exhiben los resortes. Esta ley afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite de elasticidad.

Módulo de Young.

El módulo de Young o módulo de elasticidad es la constante que relaciona el esfuerzo de tracción o compresión con el respectivo aumento o disminución de longitud que tiene el objeto sometido a estas fuerzas. 

Las fuerzas externas aplicadas a los objetos no solamente pueden cambiar el estado de movimiento de estos, sino que también son capaces de cambiar su forma o incluso romperlos o fracturarlos.

Tipos de palancas.

Primer género. 

• El punto de apoyo se halla entre la fuerza y la resistencia. También se la llama palanca de equilibrio.

Segundo género.

• La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza

Tercer género.

• La fuerza se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia.

Ley de la palanca.

En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:

P ⋅ Bp = R ⋅ Br

Ley de la palanca^: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.

 Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.

 

La ley de la palanca establece que en cualquier palanca se cumple que el producto de la potencia P por la distancia de su brazo Bp es equivalente al producto de la resistencia Rp por la longitud de su brazo.

Equilibrio de los Cuerpos Rígidos.

Cuando un cuerpo está sometido a un sistema de fuerzas, que la resultante de todas las fuerzas y el momento resultante sean cero, entonces el cuerpo está en equilibrio.  Esto, físicamente, significa que el cuerpo, a menos que esté en movimiento uniforme rectilíneo, no se trasladará ni podrá rotar bajo la acción de ese sistema de fuerzas.

¿Qué es Torque?

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.

Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza.

Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto.