trabajo de biologia sobre la materia

1. FUNCIONAMIENTO DE LA MATERIA VIVA. LA ENERGIA Y LAS LEYES QUE
RIGEN SUS TRANSFORMACIONES
INTRODUCCIÓN
La energía es la fuerza vital de la naturaleza, está presente en todos los
procesos químicos, físicos, estructurales y biológicos que se dan en nuestro
entorno y que permiten el desarrollo de nuestras actividades. Esta energía está
presente de diversas maneras, una de ellas es en forma de calor involucrado
en procesos que nos ayudan en la creación de gran cantidad de elementos que
utilizamos en nuestra vida diaria. La termodinámica es una de las principales
ciencias que nos ayuda a entender la importancia de dicha energía en forma de
calor (Cengel y Boles, 1996).
Las células vivas son capaces de realizar la conversión e intercambio de
distintas formas de energía con su entorno, la termodinámica fue planteada
como una ciencia universal que ayuda a establecer las relaciones entre estas
distintas formas de energía que nos permite clarificar cómo podemos
involucrarlas de forma práctica y directa en nuestra vida (Cengel y Boles,
1996).
El estado de la energía, sus manifestaciones y las leyes de termodinámica por
tener gran relación e importancia en la biología, hace de gran necesidad su
estudio y análisis, aquí la importancia de lo que es conocido como la
bioenergética que es una parte de la ciencia biológica que permite estudiar los
procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas
biológicos, el trabajo a desarrollar dará pie a la explicación de estos fenómenos
en los organismos.

2. MARCO TEÓRICO
Materia
Se denomina materia a todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el
espacio; todos los cuerpos se constituyen de materia, en una porción limitada.
La materia posee propiedades físicas, como la densidad, el peso, y el volumen;
y propiedades químicas (Burns, 1996).
Energía
Dado que la energía no es tangible, su definición exacta es difícil de establecer.
Su denominación proviene del griego: en, dentro y ergo, trabajo (Curtis, 2008).
La energía se manifiesta en nuestro ámbito físico de diferentes formas: energía
eléctrica, energía radiante, energía química, energía nuclear, etc. A pesar de
que ante nuestros sentidos estos tipos de energía se presentan de manera muy
diferente, estas formas energéticas pueden ser interconvertidas casi sin
restricciones; solo se requiere de un medio o dispositivo físico adecuado para
producir esa conversión (Curtis, 2008).
Ecuación de Einstein:
La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de
la relatividad de Einstein: E=mc². Dicha expresión estuvo sujeta a ciertas
interpretaciones, algunas de ellas erróneas, aunque actualmente las
consecuencias para la teoría de partículas de dicha ecuación están totalmente
claras, y la expresión está bien demostrada desde un punto de vista
experimental (Gamow, 1971).
Estados de la Energía:
La energía se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía

3. química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden
ser además potencial o cinética (Gamow,1971).
Energía Potencial:
La energía potencial es una energía que resulta de la posición o configuración
del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizar trabajo como
consecuencia de su posición en un campo gravitacional (energía potencial
gravitacional), un campo eléctrico (energía potencial eléctrica), o un campo
magnético (energía potencial magnética). Puede tener energía potencial
elástica como resultado de un muelle estirado u otra deformación elástica
(Gamow, 1971).
Energía Cinética:
La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en
movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. Ej.: El viento al
mover las aspas de un molino (Gamow, 1971).
La energía cinética (Ec) se mide en joules (J), la masa (m) se mide en
kilogramos (kg) y la velocidad (v) en metros/segundo (m/s) (Gamow, 1971).
Manifestaciones de la energía
Energía química:
La energía química, es aquella producida por reacciones químicas. Un ejemplo
de energía química es la que desprende el carbón al quemarse. Las pilas y las
baterías también poseen energía química. Así mismo, esta energía es la
retenida en alimentos y combustibles, Se produce debido a la transformación
de sustancias químicas que contienen los alimentos o elementos, posibilita

4. mover objetos o generar otro tipo de energía (Ritter, 2007).
La energía química cuenta con un elevado rendimiento y gracias a ella se
genera la investigación y desarrollo de nuevos medicamentos,permitiendo así
hacer frente de manera contundente a ciertas enfermedades. Los automóviles,
los aviones y millones de máquinas se movilizan gracias a la energía química
desprendida durante la combustión del carbón o del petróleo. Este tipo de
energía incluso, es la que posibilita los viajes al espacio exterior, lo que
demuestra su importancia en diversos ámbitos del accionar humano. No
obstante, los contras que tiene dicha energía son: causar un grave daño al
medio ambiente pues lo contamina, algunos de los componentes que utiliza
son tóxicos. Es decir, la muestra como una forma de energía nada ecológica,
sino todo lo contrario (Ritter, 2007).
Energía eléctrica
La energía eléctrica es la energía resultante de una diferencia de potencial
entre dos puntos y que permite establecer una corriente eléctrica entre los dos,
para obtener algún tipo de trabajo, Gracias a ella existe la corriente eléctrica y
funcionan muchos de los aparatos que conocemos. También puede
transformarse en otros tipos de energía entre las que se encuentran energía
luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica (ver figura 1). Es
importante tener en cuenta que la energía eléctrica puede generarse de
múltiples formas y reflejarse en un dinamo si se trata de una corriente de
carácter continuo o en un alternador cuando se trate de corrientes alternas.
Una de las formas de obtener energía eléctrica es a través de la luz solar,
valiéndose de paneles especiales. Pese a su usogeneralizado y su utilidad, la
energía eléctrica puede resultar peligrosa ya que, en contacto con el ser
humano, puede causarle la muerte por electrocución (Galàn, 2005).

5. Energía luminosa:
La energía luminosa es la que se transporta por la luz y siempre es producida
por las ondas de luz. Proviene del sol, una bombilla, el fuego, etc. Se
manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar los
electrones de los metales, puede comportarse como una onda o como si fuera
materia, pero lo más normal es que se desplace como una onda e interactúe
con la materia de forma material o física. La energía lumínica es de hecho una
forma de energía electromagnética. La energía luminosa no debe confundirse
con la energía radiante (Galán, 2005).
Leyes de la termodinámica:
La termodinámica es una descripción maravillosamente elegante de las
relaciones entre las diversas formas de energía y el modo en que esta afecta la
materia. Describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye
una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia
sistemas reales y sigue un método experimental (Voet y Voet, 2006).
Primera ley de la termodinámica
La primera ley de la termodinámica es una afirmación matemática de la ley de
la conservación de la energía (la energía no puede crearse ni destruirse). El
trabajo necesario para cambiar el estado de un sistema aislado depende
únicamente de los estados inicial y final, es independiente del método
usadopara realizar el cambio (Voet y Voet, 2006).

6. Segunda ley de la termodinámica
La base de esta ley es que si mezclamos partes iguales de dos gases nunca
los encontraremos separados de forma espontánea en un instante posterior
(Voet y Voet, 2006).
Enunciado de clausius: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo
único defecto sea transferir calor de un foco frio a un foco caliente (Voet y Voet,
2006).
Enunciado de kelvin: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo único
efecto sea extraer calor de un foco y convertirlo totalmente en trabajo (Voet y
Voet, 2006).
La segunda ley de la termodinámica proporciona la base del concepto de
entropía la cual es el número de maneras equivalentes de disposición de un
sistema de un estado particular suele ser inmenso hasta niveles inconvenientes
(Voet y Voet, 2006).
Tercera ley de la termodinámica:
De esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre sí
están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se
encuentran en equilibrio térmico entre sí (Voet y Voet, 2006).
Teorema de Nerst: una reacción química entre fases puras cristalinas que
ocurre en el cero absoluto no produce ningún cambio de entropía (Voet y Voet,
2006).
Teorema de Nerst – Simon: el cambio de entropía que resulta de cualquier
transformación isotérmica irreversible de un sistema tiende a cero según la
temperatura se aproxima a cero (Voet y Voet, 2006).
Relación de la termodinámica con los seresvivos

7. Los seres vivos cumplen con la segunda ley de la termodinámica, como
cualquier otro sistema físico, a veces se piensa que los seres vivos, finalmente
mueren "en cumplimiento" de la segunda ley, porque la creciente entropía
acaba con ellos. El cuerpo humano puede ser considerado como un sistema
termodinámico abierto, que debe mantener su temperatura constante, a pesar
de encontrarse en un entorno de temperatura generalmente inferior que se
pude tomar como una medida (Voet y Voet, 2006).
Por otra parte está continuamente intercambiando material y energía con sus
alrededores: metabolismo, consumiendo energía para desarrollar los trabajos
internos y externos, y para fabricar moléculas estables: anabolismo, para lo
cual necesita alimentarse ingiriendo moléculas de gran energía libre: nutrición,
que a partir de determinadas reacciones de combustión dan lugar a productos
de menor energía: catabolismo (ver figura 2) (Voet y Voet, 2006).
La primera ley de la termodinámica nos dice que la energía no se crea ni se
destruye solo se trasforma , en organismos vivientes las reacciones más
frecuentes son irreversibles y no son hechas en condiciones adiabática y es por
eso que la aplicación de las leyes de la termodinámica se limita bastante , en
sistemas biológicos el proceso de clasificación de las propiedades de sistemas
es más complicado pero en general podemos decir que los seres vivos no son
sistemas en equilibrio , estos organismos son organismos abiertos
queintercambian energía y materia con el entorno (Voet y Voet, 2006).

8. CONCLUSIONES
• La energía se manifiesta en nuestro ámbito físico de diferentes formas:
energía eléctrica, energía radiante, energía química, energía lumínica, energía
mecánica, entre otras.
• La energía mecánica es la suma de la energía potencial y la cinética.
• Las leyes o principios de la termodinámica rigen las reacciones que las
células vivas son capaces de realizar mediante la conversión de distintas
formas de energía.
• Los seres vivos son organismos abiertos que intercambian energía y materia
con el entorno.

9. BIBLIOGRAFÍA
Burns, R. 1996. Fundamentos de la química I. Primera Edición. Editorial
Prentice Hall. Página: 32.
Cengel, A. y Boles, M. 1996. Termodinámica. Segunda Edición. Editorial
Mcgraw Hill. Páginas: 18,22.
Curtis, H. 2008. Biología. Séptima Edición. Editorial Médica Panamericana.
Páginas: 73-74.
Galán, J. 2005. Sistema de Unidades Físicas. Segunda Edición. Editorial
Reverte. Páginas: 18-20.
Gamow, G. 1971. Biografía de la física. Primera Edición. Editorial Alianza.
Páginas: 25- 26.
Ritter, H. 2007. Introducción a la química. Tercera Edición. Editorial Reverte.
Páginas: 14-15.
Voet, D. y Voet, J. 2006. Bioquímica. Tercera edición. Editorial Panamericana.
Páginas: 53-55.