Flores Galindo, A. - La ciudad sumergida. Aristocracia y plebe en Lima, 1760-...
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1. •Energía, Trabajo, Potencia
Calor, Temperatura, energía interna
•Procesos de transferencia de calor
•Leyes de la termodinámica
•Máquinas térmicas, rendimiento
•Cambios de fase, evaporación
Termodinámica de los seres vivos
Clases previas:
2. Medio externo o Entorno
Universo
Sistema
W, Q > 0
W, Q < 0
int
E Q W
Organismo vivo: sistema termodinámico abierto.
Medio externo o Entorno
Transferencias de energía con su entorno W, Q
Frontera superficie, piel
3. Energía disponible para la vida
oxidación de
alimentos
(carbohidratos,
proteínas y
grasas)
•para hacer trabajo (contraer músculos)
•mantener la temperatura corporal y
funciones básicas
se transfiere al medio en forma de calor Q
(radiación, convección, conducción, evaporación)
4. oxidación de alimentos: reacción en el interior de
las células
Energía disponible
int
E Q W
enlaces químicos de mayor energía que se
rompen para formar otros de menor energía
Metabolismo
Conservación de la energía
Rendimiento cuerpo como máquina térmica
5. Consumo diario
TMC 2600 kcal
126 W
50 %
Cerebro
65 %
TMR
1690 kcal ; 82 W
30 %
Aparato
Circulatorio
20 %
Demás
órganos
int
E Q W
t t t
1era Ley en términos de Potencia
Consumo de energía por unidad
de tiempo;
Watts, kcal-día, kcal-h
TMR Tasa Metabólica en Reposo
adulto 1 kcal-h-kg
6. Energía Química
100 %
Metabolismo
Esquema del rendimiento metabólico de un ser humano cuando realiza
trabajo mecánico que emplea en la locomoción, la sustentación del esqueleto,
el movimiento del corazón, de la sangre y de los pulmones, etc.
Rendimiento metabólico
La energía liberada en la oxidación de alimentos es prácticamente constante:
5 kcal por litro de Oxigeno consumido
7. Mecanismos de transferencia de calor en los seres vivos
Intercambio con el ambiente
conducción
convección
radiación
Evaporación de agua en los pulmones
(1 lt agua, 540 kcal 20%)
Transpiración (cambio de fase, enfriamiento por evaporación,
Baja la temperatura de la piel)
8. Mecanismos Internos de regulación
de la temperatura corporal
T estable
T de la piel menor
a la T de órganos internos
Q1
ambiente caluroso
ambiente frío
Q2
Regulación
flujo sanguíneo , activación de glándulas sudoríparas, temblores involuntarios,
movimientos voluntarios
9. Tasa metabólica basal
90 Watts
Radiación
109 Watts
Conducción
8 Watts
Transpiración
207 Watts
Convección
Temperatura de la piel 37 ºC
45 ºC de temperatura ambiente
Modelo simplificado de transferencia de calor:
Regulación de la temperatura corporal
90 W = 207 W- (109 W + 8 W )
. .
Q K A T
R
t L
4 4
( )
e a e a
P P A T T
Temperatura ambiente superior a la corporal
11. 7) calcular la energía consumida por unidad de tiempo por una persona de 70 kg de masa y la potencia
correspondiente a la tasa metabólica en reposo TMR, sabiendo que en esas condiciones el consumo de
oxígeno es de 3,5 ml por minuto y por kg de masa. (Rta.: 1690 kcal ; 82 W)
8) Calcular el consumo medio de energía en un día y su potencia media consumida TMC, de una persona de
70 kg que realiza una actividad normal. Considerar los resultados del problema 7) y los porcentajes del
cuadro mostrado en la Fig. 4, (Rta.: 2600 kcal; 125 W)
9) ¿Qué frecuencia respiratoria debe tener una persona caminando a paso rápido para que su ritmo
metabólico sea de 350 kcal/hora? suponer que el volumen efectivo de aire inspirado en cada inspiración es
de 0,7 litros, que hay 20 % de oxigeno en el aire y que solo se usa el 22% del mismo. (Rta.: 38 inspiraciones
por minuto)
Ejercicios
