Termodinámica u termómetros Aspectos básicos sobre el tema

1. TERMODINAMICA Y
TERMOMETRIA
DRA. GLORIA ROJAS

2. TERMODINAMICA
 La Termodinámica es la rama de la Física que estudia a nivel macroscópico las
transformaciones de la energía, y cómo esta energía puede convertirse en trabajo
(movimiento).
 Históricamente, la Termodinámica nació en el siglo XIX de la necesidad de mejorar el
rendimiento de las primeras máquinas térmicas fabricadas por el hombre durante la
Revolución Industrial.
 El término «termodinámica» proviene del griego thermos, que significa “calor”, y dynamos, que
significa “fuerza”.
 En Resumen la Termodinámica es la rama de la física que estudia la relación entre trabajo,
calor y energía.

3. Un sistema termodinámico (también denominado sustancia de trabajo) se define
como la parte del universo objeto de estudio. Un sistema termodinámico puede ser
una célula, una persona, el vapor de una máquina de vapor, la mezcla de gasolina y
aire en un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc.

5. Si el sistema permite flujo de calor hacia o desde el entorno se dice que tiene paredes
diatérmicas
si no le permite sus fronteras son adiabáticas.
Pared Adiabática: Es una pared que no permite la transferencia de calor de un lado a otro, no deja
salir ni entrar calor alguno. SIEMPRE TENDRA CANTIDAD CONSTATE DE CALOR
Pared Diatérmica: Es una pared que tiene la posibilidad de transmitir o recibir diferentes
temperaturas. Permite la transferencia de energía térmica.

6.  TEMPERATURA: Es una medida del estado relativo de calor o frío de un cuerpo.Al disminuir la
temperatura disminuye la energía cinética de las moléculas que lo constituyen y recíprocamente,
al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética de estas moléculas. En consecuencia,
una manifestación externa de la energía interna del cuerpo es la temperatura: Se mide en Grados
C Celsius , F Fahrenheit, K Kelvin
 Energía térmica: La suma de energía de todas las particular del objeto, es decir, es la energía
contenida en un sistema que es responsable de su temperatura.
se mide en Joules
 Calor: Es la energía transferida de un sistema a otro (o de un sistema a sus alrededores) debido
en general a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor no es una nueva forma de
energía, sino un nombre que se le da a la energía transferida o en tránsito a consecuencia de una
una diferencia de temperatura
Se mide en Joules o calorías

7. ENERGIA
El calor es
una forma
de energía
cinética.
ENERGIA
CINETICA
energía que un
objeto tiene
debido a su
movimiento
ENERGIA
POTENCIAL
La energía potencial es
la energía mecánica
asociada a la localización
de un cuerpo dentro de
un campo de fuerzas
Energía
QUIMICA es una
forma de energía que
se encuentra
almacenada en la
estructura molecular
de las sustancias
químicas.

8. Principios de la Termodinámica
 LEY 0: EQUILIBRIO TERMICO
 PRIMER PRINCIPIO: CONSERVACION DE LA ENERGIA
 SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPIA
 TERCER PRINCIPIO: DE LA IMPOSIBILIDAD DE ALCANZAR EL 0 ABSOLUTO

9. Ley 0 EQUILIBRIO TERMICO

 La LEY 0 DE LA TERMODINAMICA: Establece que
dos cuerpos en equilibrio térmico con un tercero
están en equilibrio entre si.
 Cuando ponemos en contacto dos cuerpos cuyas
temperaturas son diferentes, la temperatura del más
caliente disminuye y la del más frío aumenta, hasta
que ambos adquieren la misma temperatura; cuando
esto sucede se dice que están en equilibrio térmico

10. PRIMERA LEY : CONSERVACION DE LA ENERGIA
 LA ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA Y SU ENTORNO SE MANTIENE CONSTANTE
 "La energía no se crea ni se destruye. El cambio de energía interna de un sistema es
igual a la transferencia de calor desde o hacia el entorno y el trabajo realizado por o
sobre el sistema." Estos cambios físicos químicos implican, en cambio una
redistribución de la energía que es la fuerza capaz de producir estos cambios.
 Un sistema termodinámico puede intercambiar energía con su entorno en forma
de trabajo y de calor, y acumula energía en forma de energía interna. La relación entre estas
tres magnitudes viene dada por el principio de conservación de la energía.

11. Por ejemplo, un bloque de mantequilla inicialmente frío y compacto, luego de ser batido y con el calor
generado por el trabajo, tendrá una mayor energía interna que cuando la mantequilla estaba en bloque
y fría. Esto se produce Debido a la transferencia de energía por el trabajo de batirla y el calor generado.
La mantequilla batida, por lo tanto, no creó energía, sino que tuvo que recibir la energía del entorno.
Esto significa que la diferencia entre la energía final y la energía inicial de la mantequilla es igual a la
suma del trabajo y del calor que recibió la misma.

12. Ejemplo de la primera ley de la termodinámica
 Con palomitas de maíz: cuando hacemos palomitas de maíz en el microondas,
entra un sobre con las semillas de maíz que ganan energía por transferencia de
calor. Al hincharse las palomitas, realizan un trabajo para inflar la bolsa.

13. SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPIA
 El segundo principio de la termodinámica se expresa de varias formas, todas ellas basada en que:
para que un proceso ocurra espontáneamente es preciso que aumente la entropía del sistema y
su entorno. (La entropía es el grado de desorden de un sistema ).
La segunda ley de la termodinámica explica por qué el calor fluye de los cuerpos calientes a los
cuerpos fríos y no al contrario. Una taza de café caliente se enfría porque transfiere su energía en forma
de calor al ambiente, que se encuentra a una temperatura menor.
De forma espontánea en la naturaleza, la energía fluye o se transfiere desde el estado de mayor
energía al de menor energía.

14. Ejemplos segunda ley
 Con un biberón: si colocamos un biberón frío dentro de un recipiente con agua a
80ºC, el calor se transfiere desde el agua caliente hasta el biberón frío.
 Con sopa caliente: tazón de sopa caliente se enfría por transferencia de calor al
entorno.
 Con un cubo de hielo: un cubo de hielo a 0ºC en un vaso de agua se derrite a
agua a 0ºC.

15. POSTULADO DE CLAUSIUS: El calor no fluye espontáneamente de un cuerpo frio a
otro caliente. El calor fluye siguiendo un gradiente de temperatura. Por ello para
convertir el calor en trabajo mecánico son necesarias dos fuentes con temperaturas
distintas
POSTULADO DE KELVIN: Kelvin expresa la imposibilidad de convertir totalmente el
calor en otra clase de energía no se puede convertir en trabajo todo el calor. La
proporción de calor convertido en trabajo se llamara eficiencia pero habrá un cierto
grado de irreversibilidad en los procesos, energía. (energía de desecho)

16. TERCER PRINCIPIO: DE LA IMPOSIBILIDAD DE
ALCANZAR EL 0 ABSOLUTO
 Se refiere a la imposibilidad de alcanzar la temperatura del CERO ABSOLUTO

17. Aplicación del primer principio en el
hombre
 Si consideramos el organismo humano como sistema termodinámico, y lo estudiáramos con el
primer principio de la termodinámica, la energía adecuada es la energía química, la cual se
incorpora en el organismo mediante los alimentos .
 La energía química incorporada al organismo se convierte en parte en calor y otras formas de
energías mas internas y en parte en energía mecánica.
1-Calor
2- Energía química almacenada (no utilizada)
3- Productos de desecho
4- Trabajo mecánico.
 En el individuo en reposo La cantidad de Calor ingerido es igual a cantidad de calor que el
cuerpo desprende por diversos medios
 En individuos que realiza esfuerzo físico el trabajo realizado requerirá el gasto de una cantidad
equivalente de calor, dependiendo de trabajo realizado. Tendrá un requerimiento energético para
cada actividad.

18. Calorimetría y Metabolismo basal
El cuerpo humano gasta energía para los movimientos corporales, y para poder llevar a cabo las
reacciones químicas del organismo.
 Se denomina metabolismo basal al conjunto de reacciones químicas que se llevan a cabo
cuando el individuo se encuentra gestando energía para las funciones de mantenimiento y no
en actividad física ni ninguna clase de gasto extra.
 Las condiciones basales son: reposo físico y psíquico de por lo menos 30 min, Temperatura
agradable y 12 horas de ayuno.
 Determinación de metabolismo basal:
MB= Consumo de O2 (L/h) * 4,825 / superficie corporal en m2
 Se mide el consumo de oxigeno por calorimetría, mediante el aparato de Benedict – Roth..
 4,825 es el equivalente energético del oxigeno y es la cantidad de calorías producidas cuando
los alimentos que se oxidan con un litro de oxigeno.

19. Cuando se requiere conocer el metabolismo basal total para 24 horas y para todo el
organismo. Se omite la superficie corporal.
MB(en Kcal. Por día)= Consumo de O2 * 4,825 * 24
También se puede estimar aprox. el MB
1Kcal. Por hora por kg de peso corporal. Este método da un valor bastante aproximado.
Ejemplo: 1Kcal*70*24 = 1680Kcal/dia que seria la cantidad minima principal a cubrir..

21. TERMOMETROS
 Son dispositivos para registrar o medir la temperatura.
Dado que el calor dilata los cuerpos, se puede medir la temperatura por el grado de
dilatación de una sustancia conocida.
 La escala mas usada en el mundo, es el la Escala de Celsius,

22. Tipos de Termómetros

23. Termómetro Clínico
Termómetro de Mercurio
 En 1714 Fahrenheit invento el termómetro de Mercurio. Que es el mas utilizado en
la actualidad por ser el mas efectivo por varias razones
 Su calor especifico es bajo (30 veces menor que el agua) es decir necesita poca
cantidad de calor para elevar su temperatura.
 Presenta mucha dilatación al absorber el calor
 Su volumen varia uniformemente con la temperatura
 Es fácil de obtener
 Es el liquido que mejor conduce el calor (permite rápido equilibrio con los cuerpos
)

24. Esta constituido por un bulbo alargado que se prolonga en un tubo capilar a través del cual
se desplaza el mercurio al dilatarse por el calor corporal.
Este tubo presenta un estrechamiento en su porción inferior que permite el fácil pasaje de
mercurio del bulbo al capilar e impide el retroceso de mercurio del capilar al bulbo.
El termómetro clínico; su escala se extiende de 35º a 42 ºC, con intervalos de 0.1º

25. Termómetro químico o industrial
 No mantiene fija ninguna marca,
indicando en todo momento la
temperatura real.
 La Sustancia termométrica suele ser
alcohol teñido con colorante.
 Es el termómetro de los laboratorios

26. Termómetro Infrarrojo
 Se Basa en la medición de la energía
infrarroja por la superficie de
cualquier material.
 No necesita estar en contacto y lee la
temperatura en uno o dos segundos

27.  Se utiliza en meteorología
Termómetro de máxima y mínima

28. Termómetro eléctrico
 Se usa para el registros de temperaturas muy altas o muy bajas.
 La sustancia termométrica suele ser el platino

29. Temperatura corporal
 Los mamíferos, las aves, los primates humanos, somos animales homeotermos, es
decir nuestra temperatura corporal es constante sin importar la temperatura
ambiental,
 Las principales temperaturas corporales son:
Temperatura oral: 37,3 ºC
Temperatura rectal: 37,5 ºC
Temperatura vaginal: 37,5 ºC
Temperatura axilar: 37,0 ºC

30. Sistema Termorregulador
La temperatura corporal se regula por mecanismo de retroalimentación negativa que mantiene
constante la temperatura corporal. Es mediada por el hipotalamo
 El sistema de regulación tiene tres componentes
1- Receptores de Temperatura: Pueden ser
R. CENTRALES Se encuentran en el hipotálamo, aquí predomina los receptores de calor
R. PERIFERICOS donde predomina los receptores fríos, pueden ser profundos (en medula espinal y
viseras) o cutáneos.
2- El termostato hipotalámico : Evalúa la información recibida de los receptores, decide si la
temperatura es adecuada o no, y desencadena los cambios en caso de ser necesario.
3- Los efectores: son los sistemas que llevan a cabo las respuestas musculares metabólicas y
vasomotoras, para ajustar la producción o conservación de calor en conjunto con los centros simpático
(generadores de calor )y parasimpáticos (centros disipadores de calor )

31.  MECANISMOS PARA AUMENTAR LA PERDIDA DE CALOR
*VASODILATACION
*AUMENTO DE LA VENTILACION PULMONAR
*SUDOR
 PRODUCCION TERMOREGULADORA DE CALOR
*CONTACCION MUSCULAR (TEMBLOR POR FRIO O TIRITEO)
*TERMOGENESIS SIN TEMBLOR (DEBIDO AL AUMENTO DEL MB DE LA GLANDULA TIROIDEA)

32. EXPOSICION A TEMPERATURAS EXTREMAS

33. GOLPE DE CALOR
 El golpe de calor es un trastorno ocasionado por el exceso de calor en el cuerpo, generalmente
como consecuencia de la exposición prolongada a altas temperaturas o del esfuerzo físico en
altas temperaturas. Se observa cuando la temperatura corporal se eleva por encima de 41 C.
Esta afección es más frecuente en los meses de verano.
 El golpe de calor requiere tratamiento de urgencia. El golpe de calor sin tratar puede dañar
rápidamente el cerebro, el corazón, los riñones y los músculos. El daño empeora cuanto más se
retrasa el tratamiento, lo que aumenta el riesgo de sufrir complicaciones graves o la muerte.
 El limite de la hipertermia compatible con la vida se encuentra alrededor de los 43 C y la muerte
sobreviene por insuficiencia cardiaca

34. Hipotermia
 Se denomina hipotermia a la Temperatura corporal de 35 C o menos.
 La hipotermia accidental es la mas común, la vemos en personas que pasan la noche en la
intemperie principalmente en climas muy fríos, en estado de ebriedad ya que el alcohol
aumenta la perdida de calor por vasodilatación.
 Hipotermia secundaria a enfermedades Se observa en casos de Insuficiencia renal,
insuficiencia cardiaca descongestiva, hipoglucemia etc.
 Durante la hipotermia se observa acidosis y tendencia a arritmias cardiacas
 A los 34 C disminuye la capacidad del hipotálamo de regular la temperatura corporal, a las
29,5C pierde totalmente esta capacidad, el limite de temperatura compatible con la vida es
de 25 C

35. FIEBRE
 La fiebre es una temperatura corporal elevada que se produce cuando el
termóstato del cuerpo (que se encuentra en el hipotálamo) se restablece a una
temperatura mayor, principalmente en respuesta a una infección.
 Es la respuesta del organismo frente a un pirógeno endógeno, que determina una
elevación del punto de ajuste de los centros termorreguladores hipotalámicos.

36. Gracias por su atención..!!