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