PORTAD A ASIGNATURA BIOFÍSICA CATEDRÁTICO JOSÉ GUILLERMO RIVERA PLEITEZ TEMA CALORIMETRÍA INTEGRANTES - MARÍA FERNANDA PAZ MENJIVAR #2024010459 - EMELY ROXANA URRUTIA PLATERO #2024010526 - SHERLY MICHELLE RAUDA CHAVEZ #2024010176 - JHOSEPH ENMANUEL ORTIZ AYALA #2024010803 LINK DE PRESENTACIÓN https://www.canva.com/design/DAF_N7prjVA/buFXAdX_UrK7z_F_NdnSjw/edit?utm_co ntent=DAF_N7prjVA&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sh arebutton AÑO 2024 1 RESUMEN ABSTRACTO Este documento se sumerge en los conceptos fundamentales de la calorimetría, calor, temperatura y dinámica de los gases. A través de una revisión exhaustiva de la literatura científica, se exploran los principios físicos que rigen la transferencia de energía térmica y el comportamiento de los sistemas gaseosos. El objetivo es proporcionar una comprensión sólida de estos temas y su relevancia en la vida cotidiana y en diversas aplicaciones científicas y médicas. 2 ÍNDICE PORTADA ............................................................................................................................................. 1 RESUMEN ABSTRACTO ........................................................................................................................ 2 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 4 CALOR Y TEMPERATURA ...................................................................................................................... 5 - Calor Principios físicos que lo regulan......................................................................................... 11 - Transferencia del calor ................................................................................................................ 11 - Temperatura ................................................................................................................................ 13 - Expansión térmica ....................................................................................................................... 14 - Ritmos metabólicos de los seres vivos y la energía .................................................................... 16 DINÁMICA DE LOS GASES .................................................................................................................. 19 - Teoría cinética de gases ............................................................................................................... 19 - Difusión ....................................................................................................................................... 22 - Transporte de gases a través de la membrana alveolo-capilar ................................................... 23 - Osmosis ....................................................................................................................................... 25 - Cambios de fase .......................................................................................................................... 26 - Concepto de osmolaridad. .......................................................................................................... 26 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 27 REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 28 3 INTRODUCCIÓN La Termodinámica es un campo apasionante que nos permite comprender los fenómenos relacionados con la energía térmica y su transferencia en diversos sistemas y sus aplicaciones en la medicina. En este trabajo documental, exploraremos conceptos clave que abarcan desde la calorimetría hasta la dinámica de los gases. Comenzaremos por desglosar los principios físicos que rigen el calor. ¿Cómo se mide? ¿Cómo se transfiere entre cuerpos? ¿Qué sucede cuando un objeto se calienta o se enfría? ¿cómo influyen en la medicina? Estas preguntas nos llevarán a explorar la transferencia de calor y su relevancia en la vida cotidiana en aplicaciones científicas y médicas. La temperatura es una medida fundamental en la física térmica. Investigaremos cómo se mide y cómo afecta a los objetos, sustancias y su aporte en el área médica. Además, exploraremos la expansión térmica, un fenómeno que ocurre cuando los materiales cambian de tamaño debido a cambios en la temperatura. Los gases son sistemas fascinantes. A través de la teoría cinética de gases, entenderemos cómo se comportan las partículas gaseosas y cómo su energía cinética se relaciona con la temperatura. Además, exploraremos conceptos como la difusión, el transporte de gases a través de membranas y los cambios de fase. No podemos dejar de lado la biología de la mano con la medicina y su relación con la física térmica. Investigaremos la osmosis, la osmolaridad y cómo los seres vivos regulan la concentración de sustancias en sus células. Además, exploraremos cómo el sistema renal desempeña un papel crucial en la dilución y concentración de solutos. En resumen, este trabajo documental nos sumergirá en un viaje a través de la energía térmica y su impacto en la medicina. Desde la taza de café caliente hasta la respiración de los seres vivos, descubriremos cómo la física térmica está presente en cada rincón de nuestra existencia. OBJETIVO GENERAL El objetivo general de este trabajo documental es explorar y analizar los conceptos fundamentales de la calorimetría, calor, temperatura y dinámica de los gases. Se abordarán los principios físicos involucrados en la transferencia de energía térmica, las propiedades de los sistemas gaseosos y su comportamiento bajo diferentes condiciones y sus aplicaciones en la medicina. A través de una revisión exhaustiva de la literatura científica y ejemplos prácticos, se busca proporcionar una comprensión sólida de estos temas y su relevancia en la vida cotidiana y en diversas aplicaciones científicas y en la medicina 4 CALOR Y TEMPERATURA • Calor. La Real Academia Española define calor como: 1. m. Sensación que se experimenta ante una elevada temperatura. 2. m. Temperatura alta. Según Allan Cromer “Calor es la energía que fluye de un objeto a otro como resultado del movimiento al azar de las moléculas de los objetos” (1981, p.246) El calor es una forma de energía que se transfiere entre dos sistemas o entre diferentes partes de un mismo sistema debido a una diferencia de temperatura. En física se define calor como la cantidad de energía que fluye de un cuerpo a otro de forma espontánea debido a su diferencia de temperatura. El calor es una forma de energía, pero es energía en tránsito. • Temperatura. La Real Academia Española define temperatura como: 1. f. Magnitud física que expresa el grado de frío o calor de los cuerpos o del ambiente, y cuya unidad en el sistema internacional es el kelvin (K) 2. f. coloq. Estado de calor del cuerpo humano o de los seres vivos. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como energía cinética, que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. • Diferencia de calor y temperatura. El calor es la transferencia de energía de un cuerpo más caliente que otro, mientras que la temperatura es la magnitud que mide la energía cinética de ambos cuerpos. El calor depende de la velocidad de las partículas, su cantidad y tipo. La temperatura no depende de esas variables. • La Física La Física es una ciencia natural que estudia los componentes y fenómenos fundamentales del Universo, como la energía, la materia, la fuerza, el movimiento, el espacio-tiempo y las interacciones fundamentales. Su alcance es amplio y abarca desde partículas subatómicas hasta eventos cósmicos. 5 • División en Física Clásica y Moderna Física Clásica: Esta rama incluye las teorías desarrolladas antes del siglo XX. Se basa en principios y reglas anteriores a esa época. Algunas de sus disciplinas son: Mecánica Clásica, Termodinámica, Óptica, Acústica y Electricidad y Magnetismo. Física Moderna: Apareció después de 1900 y se basa en las teorías de la relatividad y la mecánica cuántica. Algunas de sus diciplinas son: Teoría de la Relatividad, Mecánica Cuántica Cosmología. • Termodinámica y Calorimetría La termodinámica es una rama de la física clásica que se ocupa del calor, la energía térmica y las transformaciones de la energía. Incluye conceptos como la ley cero de la termodinámica, la primera y segunda ley, y los ciclos termodinámicos. Y la Calorimetría Es una parte de la termodinámica que se centra en medir las cantidades de calor transferidas durante procesos físicos o químicos. Se utiliza para estudiar reacciones químicas y cambios de estado. • La Termodinámica es la ciencia que estudia la transferencia de calor. Siempre que existe un gradiente térmico en un sistema o se ponen en contacto dos sistemas a diferentes temperaturas, se transfiere energía entre ellos o las temperaturas se mantienen constantes punto a punto en el sistema. El cumplimiento del primer principio de la termodinámica y descartada la presencia de trabajo con el exterior, la variación de energía interna solo puede ser debida a calor, que es la energía en movimiento o en tránsito. El trabajo se manifiesta por el movimiento de un eje que invierte una máquina sobre el sistema o el sistema lo invierte sobre la máquina. • Calorimetría La calorimetría es la ciencia o el acto de medir los cambios en las variables de estado de un cuerpo con el propósito de derivar la transferencia de calor asociada con los cambios de su estado debido a reacciones químicas, cambios físicos o transiciones de fase, bajo restricciones específicas. La calorimetría se realiza con un calorímetro. La palabra calorimetría se deriva de la palabra latina calor y la palabra griega μέτρον (metrón), que significa medida. Se dice que el médico y científico escocés Joseph Black, quien fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, es el fundador de la ciencia de la calorimetría. 6 • Origen y evolución del calor. En la actualidad el concepto calor es mal interpretado por la mayor parte de las personas, incluyendo profesionales de diferentes campos de las ciencias humanas y las técnicas. Las respuestas a la pregunta “¿Qué es el calor?, tiene una amplia gama de errores conceptuales, normalmente se relaciona con las altas temperaturas. Varios autores han escrito al respecto, proponiendo valiosas ideas para su compresión y enseñanza, aun así, consideramos que tratar la evolución de este concepto continúa siendo un tema de extrema importancia para la cultura científica y técnica de la humanidad. Una historia a través de la evolución del concepto “Calor” tomado de las referencias hasta, es el objetivo del presente artículo, teniendo como punto de partida los elementos, hechos y evidencia que condujeron al conocimiento que hoy se tiene del concepto calor. Las primeras ideas sobre el calor se remontan a partir de los trabajos de Heráclito (535 aC – 484 aC), quien sostenía que el fuego era el origen de la materia. Anaxímenes (590 aC - 534 aC) propuso que los estados comunes de la materia eran lo “caliente” y lo “frío”. Para Aristóteles (384 aC - 322 aC) la temperatura de los cuerpos estaba condicionada por el contenido de las cualidades: “caliente y frío”, “seco y húmedo”, veía en el calor un elemento oculto formado por partes en movimiento perpetuo. No fue hasta mediados del siglo XVI que las ideas de Aristóteles comienzan a ser cuestionadas, G. Galilei (1564- 1642) sostuvo que el calor era un elemento material y fluido, para R. Descartes (1596-1650) era como una agitación de las partes de los cuerpos. J.B. Van Helmost (1580-1644) propone la Teoría del Alcaesto, al realizar observaciones sobre la calcinación del azufre y del carbón encontrando contradicciones, señalando que el fuego no es un elemento en sí, sino un agente de transformación. Ya en el siglo XVII R. Boyle (1627-1691) consideró que debía existir cierta unidad de la materia, lo que implicaba que debería estar compuesta por corpúsculos. En 1667, J. Becher (1635-1682) postula la Teoría del Flogisto, la que fue defendida por G. Stahl (1659-1734), como un elemento inaccesible que poseen todos los cuerpos combustibles. Al principio, mucha imaginación, mucha superstición, incluso simples especulaciones sin ningún fundamento experimental eran las ideas que los hombres tenían sobre el calor. A menudo se usa la palabra calor cuando lo que realmente se quiere decir es temperatura, y esta temperatura se asocia con “qué tan caliente o frío” se siente un objeto cuando lo tocamos. Definiendo el calor en términos del cambio de temperatura producidos en un cuerpo basado en nuestro sentido del tacto. Estos dos conceptos, calor y temperatura, estuvieron tan unidos entre sí en la mente de las personas que surgieron en la más completa confusión. L.P. Euler (1707-1783) lo concibió como un principio inflamable que entraba en proporción variable en la composición de todos los cuerpos y al cual se dio el nombre de flogisto y más tarde calórico. En el transcurso del siglo XVII existían dos teorías sobre el calor, la teoría del flogisto y la Teoría de los atomistas griegos. Los metales que contenían más flogisto eran más fácilmente transformables, de modo que el metal era considerado un compuesto de cal y flogisto. Esta teoría tuvo detractores ya que no explicaba el aumento de peso en la sustancia al transformarse el metal en cal. 7 Por otra parte, los atomistas griegos consideraban que el fuego estaba constituido por partículas pequeñas, ligeras, que tenían a su vez una enorme movilidad para penetrar en la materia en sus diferentes estados. La materia del fuego estaba formada por átomos que tienen peso y materia que se convertía en un fluido hipotético, indestructible llamado calórico, cuyo contenido en el cuerpo determina el grado de su calentamiento. El francés A. Lavoisier (1743-1794) y sus discípulos fueron los defensores de la teoría del calórico, la cual fue fortalecida con la construcción de termómetros que fueron utilizados por J. Black (1728-1799) para estudiar el calor y medir la frialdad de los cuerpos, defendiendo la existencia de un fluido invisible que entraba y salía de una sustancia aumentando o disminuyendo su temperatura. Hasta ese momento, se suponía que los cuerpos tenían una estructura esponjosa y el calor se explicaba postulando que los cuerpos podían almacenar una cierta cantidad de una sustancia denominada calórico, que cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponían en contacto parte de esta sustancia pasaba del cuerpo más caliente al cuerpo más frío, manteniendo constante la cantidad total de calórico. Una esponja mojada que parece seca, cuando se exprime se vuelve húmeda a pesar de que su cantidad de agua no ha cambiado; por analogía, se podía explicar que un gas comprimido se calienta cuando la cantidad de calórico que contiene se encuentra en un volumen más reducido. Los seguidores de la teoría del calórico argumentaron que el calor por fricción podía explicarse como una pérdida del fluido calórico, es decir, el rozamiento obligaba al calórico a salir del material. Actualmente sabemos que el calor no es un atributo abstracto asignado a los cuerpos como lo es la masa, permaneciendo constante en los mismos. En la tesis de M. V. Lomonósov (1711-1755) “Reflexiones acerca de la causa del calor y el frío”, escrita por él en 1740 y publicada en 1750 no solo se exponían las principales posiciones de la teoría cinético-molecular del calor, sino que se hacían, a partir de ella, importantes conclusiones. Demostrando, por ejemplo, el teorema acerca de la imposibilidad de transmitir el calor de un cuerpo menos caliente a un cuerpo más caliente de forma espontánea. En la época del florecimiento de la teoría del flogisto, en 1758 en un informe de M.V. Lomonósov escribía: “Entre diferentes experimentos químicos relacionados en 13 hojas, fueron realizados experimentos en vasijas de vidrio bien cerradas, para investigar si se incorpora peso a los metales a partir del calor puro; en estos experimentos se encontró que sin el paso del aire exterior el peso del metal que se quema se mantiene en la misma medida”. Criticando las concepciones acerca de “la materia del fuego” llegó a una admirable conclusión: “…casi todos sus experimentos acerca del aumento de peso durante la acción del fuego, se reducen a que el peso lo adquieren, bien de parte de la llama del cuerpo que se quema (teniéndose en cuenta la llama del azufre ardiente) o de parte del aire, durante el tiempo en que se quema el cuerpo sometido a la calcinación”. En 1760, J. Black se percató de que diferentes cuerpos, de masas iguales, requerían de diferentes cantidades de calor para elevarlos a la misma temperatura, así es como concibió el concepto de calor específico. En 1777, A. Lavoisier y P.S. Laplace (1749-1827) construyeron un calorímetro y utilizando el método de la fusión del hielo, determinaron las capacidades térmicas de los diferentes cuerpos y a partir de ese momento la primera calidad aristotélica, “el calor” comenzó a estudiarse por el método del experimento exacto. 8 Al respecto Lavoisier y Laplace en su “Memoria sobre el calor”, en 1780 escribieron; “Los físicos se han dividido sobre la naturaleza del calor. Unos la consideran como un fluido expandido en toda la naturaleza y cuyos elementos son más o menos penetrados a razón de su temperatura y de su disposición particular a retenerlo; puede combinarse con los elementos y en este estado no actúa sobre el termómetro y no puede pasar a otros cuerpos. Pero cuando está libre, puede ponerse en equilibrio dentro de todos los cuerpos en contacto; es lo que llamamos el calor libre. Otros piensan que el calor es el resultado de los movimientos insensibles de las moléculas de la materia. Se sabe que los cuerpos aun los más densos, están llenos de un gran número de poros y de pequeños vacíos cuyo volumen total puede sobrepasar considerablemente el de la materia que los encierra; estos espacios vacíos dejan a sus moléculas la libertad de oscilar y es natural pensar que estas moléculas están en agitación continua, que, si aumenta hasta cierto punto, puede desunir y descomponer los cuerpos; es este movimiento, que según los físicos de que hablamos, el que constituye el calor”. En 1800, B. Thompson (1753-1814), Conde de Rumford establecía que una cantidad de calor ilimitada se podía crear. Un cañón sometido a la acción de un taladro se calentaba fuertemente y varios litros de agua puestos en contacto llegaban a la ebullición. Era forzoso concluir que el cañón podía proporcionar continuamente, una cantidad infinita de calor y por tanto no podría ser una sustancia material. Decía, “El calor no es otra cosa que el movimiento vibratorio de las partículas del cuerpo”. En octubre de 1811 en la pequeña revista “Ideas filosóficas”, J.P. Joule (1818-1889) publicó un artículo, en el que describía el efecto térmico de la corriente eléctrica. El estableció experimentalmente que la cantidad de calor, desprendido por la corriente en el conductor es proporcional al cuadrado de la fuerza de la corriente. En 1819 P. L. Dulong (1785-1838) y A. T. Petit (1791- 1820) publicaron el trabajo titulado “Los átomos de todos los cuerpos simples tienen exactamente la misma capacidad para el calor” En 1841, J.P. Joule investigando sobre el calor desarrollado por el paso de la corriente eléctrica en una resistencia, descubrió su famosa ley que completando la ley de Ohm permitía precisar la definición energética de la fuerza electromotriz. En 1842, J. von Mayer (1814-1878), con su enunciado de la equivalencia de trabajo-calor y de la conservación de la energía destruyó la idea del calórico. Mostró con claridad que trabajo y calor son dos aspectos de la misma realidad física, transformables entre sí. Argumentaba así: “Las energías son entidades indestructibles y convertibles. En realidad, no hay sino una sola y única energía. La energía, una vez que existe, no puede ser aniquilada; solamente puede cambiar de forma. Entonces surge la pregunta: ¿Qué otra forma de energía aparte de las que ya conocemos, cinética y potencial, es capaz de tomar? Solamente la experiencia nos da la solución, el calor. Si la energía cinética y potencial son equivalentes al calor, éste debe ser naturalmente equivalente a la energía cinética y potencial, ¿Qué cantidad de calor corresponderá a una cantidad dada de energía cinética y potencial?” En 1843, J.P. Joule, después de una larga serie de experimentos es quién responde a esta pregunta; determinó, con mucha precisión, la relación entre las unidades de trabajo y de calor, lo que se llama la equivalencia mecánica del calor. El académico H.F.E. Lenz (18041865), publicó su trabajo “Acerca de las leyes del desprendimiento de calor por un cuerpo galvánico”. 9 La precisión y el carácter detallado de los experimentos de Lenz garantizaron el reconocimiento de la ley de Joule-Lenz. En 1850, R.J.E. Clausius (1822-1888), en su artículo “Acerca de la fuerza motriz del calor” analiza el trabajo de S. Carnot (1796-1832) y formula la ley del segundo principio. “El calor no puede pasar sólo por sí mismo de un cuerpo más frío a uno más caliente”. En artículos posteriores R.J.E. Clausius precisa la formulación del segundo principio “El paso del calor de un cuerpo más frío a uno más caliente no puede tener lugar sin una compensación”. En 1878, si hicieron conocer algunos de los manuscritos de S. Carnot que demostraron claramente que no creía en el calórico y que conocía el principio de la conservación de la energía, 10 años antes que J. von Mayer lo enunciara. Decía: “El calor no es otra cosa sino la potencia motriz o más bien el movimiento que ha cambiado de forma. Es un movimiento de las partículas del cuerpo. Siempre que exista destrucción de potencia motriz, hay al mismo tiempo producción de calor en cantidad exactamente proporcional a la cantidad de potencia motriz destruida. Recíprocamente, siempre que haya destrucción de calor, hay producción de potencia motriz. Se puede pues considerar en tesis general que la potencia motriz se conserva invariable, en la naturaleza, que no puede ser nunca verdaderamente producida ni destruida. En verdad cambia de forma, pero nunca es aniquilada.”. Con el surgimiento de la Teoría Cinético Molecular por los trabajos de los físicos D. Bernoulli (1770-1782) en el siglo XVIII, L. Boltzmann (1844-1906) y J.C. Maxwell (1831-1879) a finales del siglo XIX, quedó establecido el concepto de calor. Un concepto de calor acabado se encuentra, por ejemplo, en, referido como: “Forma de energía que, a una temperatura dada, se transfiere a través de los límites de un sistema a otro sistema que está a una menor temperatura y que sucede en virtud de la diferencia de temperatura entre los dos sistemas.” Otros autores han identificado hasta 5 etapas en la evolución del concepto calor, por ejemplo, Desde las primeras ideas sobre el calor hasta la actualidad consideramos, aquí, tres etapas fundamentales: 1.- la etapa antigua, en la que Heráclito sostuvo que el fuego era el origen de la materia, Anaxímenes propuso que los estados comunes de la materia eran lo “caliente y lo frío” y Aristóteles agregó dos pares de cualidades fundamentales: caliente y frío, seco y húmedo. Así, el fuego y los conceptos de caliente y frio, despertaron la curiosidad del hombre por el origen de lo que se conoce como calor. 2.- la etapa media, en la que la suposición de un carácter corpóreo del calor y la más disimiles imaginaciones como las teorías del alcahesto, el flogisto y el calórico, marcaron un extenso período hasta los años 1800. 3.- la etapa moderna, en la que a partir de inicio del siglo XIX, con el desarrollo de trabajos experimentales y el surgimiento de la teoría cinético molecular quedó revelado el concepto calor como la transferencia de energía desde cuerpos de mayor temperatura a cuerpos de menor temperatura, considerando ésta como la energía interna de las partículas que conforman los cuerpos. 10 - Calor Principios físicos que lo regulan Los principios de la termodinámica son fundamentales para comprender cómo se comportan los sistemas en relación al calor, la energía y la entropía. Estos principios describen las transformaciones relacionadas con el calor, su progreso y sus límites. • Principio Cero de la Termodinámica: Si dos sistemas están en equilibrio térmico de manera independiente con un tercer sistema, deben estar en equilibrio térmico entre sí. Este precepto nos ayuda a definir la temperatura1. • Primer Principio de la Termodinámica: Un sistema cerrado puede intercambiar energía con su entorno en forma de trabajo y de calor, acumulando energía en forma de energía interna. Esta ley es una generalización del principio de conservación de la energía mecánica1. • Segundo Principio de la Termodinámica: La entropía del universo siempre tiende a aumentar. Existen dos enunciados equivalentes: Enunciado de Clausius: No es posible un proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura. Enunciado de Kelvin-Planck: No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco y la conversión de este calor en trabajo1. • Tercer Principio de la Termodinámica: La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante a medida que la temperatura se aproxima al cero absoluto. En condiciones normales, la entropía del sistema en el cero absoluto es típicamente cercana a cero. - Transferencia del calor Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro. Esto ocurre cuando dos sistemas que se encuentran a distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor temperatura al de menor, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas. El proceso de la transferencia de calor es indetenible (no se lo puede frenar) aunque ralentizable (se puede desacelerar), empleando barrares y aislantes. Pero siempre que exista una diferencia de calor en el universo, el calor tenderá a transferirse a través de los medios disponibles. Dependiendo de ellos, dicha transferencia podrá darse por tres modos: conducción, convección y radiación. 11 • Modos de transferencia En general, se reconocen tres modos distintos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación, aunque, en rigor, solo la conducción y radiación debieran considerarse formas de transmisión de calor, porque solo ellas dependen exclusivamente de un desequilibrio térmico para producirse. Para que se produzca convección, tiene que haber un transporte mecánico de masa además de una diferencia de temperatura, sin embargo, teniendo en cuenta que la convección también transfiere energía de zonas con mayor temperatura a zonas con menor temperatura, normalmente se admite el modo transferencia de calor por convección. • Conducción: Es la transferencia de calor que se produce a través de un medio material por contacto directo entre sus partículas, cuando existe una diferencia de temperatura y en virtud del movimiento de sus micropartículas. La transferencia ocurre en todos los estados de la materia y el medio puede ser sólido, líquido o gaseoso, aunque en líquidos y gases solo se da la conducción pura si se excluye la posibilidad de convección. La cantidad de calor que se transfiere por conducción, viene dada por la ley de Fourier. Esta predice que la densidad de flujo de calor sobre el área es igual al cociente entre la diferencia de temperatura con la diferencia de posición en una dirección multiplicada por la conductividad. El área es normal a la dirección de flujo. • Convección: La transmisión de calor por convección se compone de dos mecanismos simultáneos. El primero, es la transferencia de calor por conducción, debido al movimiento molecular, a la que se superpone la transferencia de energía por el movimiento de fracciones del fluido que se mueven accionadas por una fuerza externa, que puede ser un gradiente de densidad (convección natural), o una diferencia de presión producida mecánicamente (convección forzada) o una combinación de ambas. La cantidad de calor transferido por convección, se rige por la ley de enfriamiento de Newton. • Radiación: Se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivas. En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas. El calor emitido por una superficie en la unidad de tiempo, viene dado por la ley de Stefan-Boltzmann. 12 - Temperatura La temperatura es una magnitud escalar que mide la cantidad de energía térmica que tiene un cuerpo. El sistema internacional de unidades, SI, considera a la temperatura como una de las magnitudes básicas, cuya unidad es el kelvin (K), al que corresponde la escala absoluta. La temperatura es una magnitud estadística, por lo que no podemos medirla directamente. Para medirla hacemos uso de diversas magnitudes que varían con ella, como por ejemplo la altura de una columna de mercurio, la resistencia eléctrica o el volumen y la presión de un gas. A estas magnitudes, se las denomina magnitudes termométricas. La temperatura se mide a través de Escalas de Temperatura, entre las más utilizadas están: • La escala Kelvin se basa en el punto de congelamiento absoluto el cual se da a −273,15◦C, y temperatura a la cual no existe movimiento de las partículas (aunque la mecánica cuántica establece una energía mínima de reposo de las partículas) y donde la presión de la sustancia es cero. La escala Kelvin es la escala utilizada por el SI en la cual la unidad básica es el Kelvin. La escala Kelvin fue establecida por el físico inglés William Thomson Kelvin en el año de 1848.TK =TC +273,15 • La escala Celsius Se utiliza en la mayoría de los países del mundo. El creador de esta escala se llamaba Anders Celsius, un científico y astrónomo sueco. A esta escala también se le denomina «escala centígrada» y es importante saber que en ella la temperatura se divide en 100 grados, siendo 0º C el punto de congelación del agua y 100º C el punto de ebullición del agua. • La escala Fahrenheit Es la forma de medir la temperatura más común en Estados Unidos y en algunas partes del Caribe. Su creador se llamaba Daniel Fahrenheit, un conocido físico e ingeniero alemán. En esta escala de temperatura, a diferencia de la escala Celsius, el punto de congelación del agua se encuentra en los 32º F mientras que el punto de ebullición del agua está en los 212º F. 13 • Temperatura en la Medicina La temperatura corporal es un parámetro vital que indica el equilibrio entre la producción de calor del cuerpo, derivada principalmente del metabolismo celular, y su pérdida hacia el medio ambiente. El mantenimiento de una temperatura interna estable, conocido como termorregulación, es esencial para el funcionamiento óptimo de los procesos biológicos. La temperatura corporal normal varía dependiendo de factores como la edad, la actividad física, el ciclo menstrual en las mujeres, y la hora del día. Sin embargo, en adultos, una temperatura oral de alrededor de 37.0°C (98.6°F) es considerada normal. Las temperaturas superiores a 37.538.3°C (99.5-100.9°F) generalmente se consideran indicativas de fiebre, una respuesta del cuerpo a una variedad de condiciones, más comúnmente infecciones. La fiebre es una herramienta diagnóstica valiosa y puede ser el primer indicio de una enfermedad subyacente. Además, a nivel celular, se ha demostrado que la fiebre potencia la función inmunitaria y la lucha contra las infecciones. Sin embargo, las temperaturas extremadamente altas pueden ser peligrosas y requerir intervención médica. Por el contrario, una temperatura corporal baja, o hipotermia, puede ocurrir cuando el cuerpo pierde calor más rápido de lo que puede generar, o cuando una enfermedad impide su capacidad para generar calor. La hipotermia puede ser potencialmente mortal si no se trata, ya que puede afectar al sistema nervioso y hacer que los órganos dejen de funcionar correctamente. El monitoreo de la temperatura corporal es una práctica estándar en la atención médica. Existen varios métodos para medir la temperatura corporal, incluyendo termómetros orales, rectales, axilares, timpánicos (oído) y temporales (frente). Cada método tiene sus ventajas y limitaciones, y la elección puede depender de factores como la edad del paciente, la situación clínica y la precisión requerida - Expansión térmica Casi todos los materiales se modifican sus dimensiones al variar su temperatura, dicho fenómeno se conoce como expansión térmica la cual se debe a que al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de las partículas internas del material, por lo que la distancia de separación entre ellas se vuelve mayor. Los materiales isotrópicos son aquellos materiales los cuales tienen las mismas propiedades físicas en todas direcciones. Por ejemplo, los metales se expanden de igual manera en todas direcciones y conducen electricidad de igual manera en todas direcciones El cambio en una dimensión de un sólido (longitud, anchura o espesor) se denomina expansión lineal. Considere el caso de un objeto de una sola dimensión, como una varilla de longitud inicial L0 a una temperatura inicial T0. Suponga que ahora dicha varilla se calienta (o se enfría) hasta una temperatura final T, a la cual la varilla alcanza una nueva longitud L, el cambio de longitud de la varilla se determina ∆L=L−L0 =αL0(T−T0) 14 Donde α se define como el coeficiente de expansión lineal, tiene unidades de 1/◦C (1/K) y es una constante que depende exclusivamente del material que se esté expandiendo. El cambio en el área de un sólido se denomina expansión superficial. Considere el caso de un objeto con una superficie inicial A0 a una temperatura inicial T0. Suponga que ahora dicho objeto se calienta (o se enfría) hasta una temperatura final T, a la cual alcanza un nuevo tamaño de superficie A, el cambio de área que experimenta el objeto se determina como: ∆A=A−A0 =γA0(T−T0), Donde γ se define como el coeficiente de expansión superficial, tiene unidades de 1/◦C (1/K) y es una constante que depende exclusivamente del material que se esté expandiendo. Para el caso de un material isotrópico γ = 2α. El cambio en el área de un sólido se denomina expansión volumétrica. Considere el caso de un objeto con volumen inicial V0 a una temperatura inicial T0. Suponga que ahora dicho objeto se calienta (o se enfría) hasta una temperatura final T, en la cual el objeto alcanza un nuevo volumen V. Se define el cambio de volumen del material como: ∆V = V − V0 = βV0 (T − T0) , Donde β se define como el coeficiente de expansión volumétrico, tiene unidades de 1/◦C (1/K) y es una constante que depende exclusivamente del material que se esté expandiendo. Para materiales isotrópicos como los metales β = 3α. Formulas de Expansion térmica ∆L = αL0∆T ∆A = γA0∆T ∆V = βV0∆T 15 - Ritmos metabólicos de los seres vivos y la energía • Metabolismo El metabolismo es una especie de malabarismo en el que suceden simultáneamente dos clases de actividades: - Construcción de tejidos corporales y reservas de energía (llamado anabolismo) Descomposición de tejidos corporales y de reservas de energía con el fin de obtener más combustible para las funciones corporales (llamado catabolismo) • El anabolismo, o metabolismo constructivo Consiste fundamentalmente en fabricar y almacenar. Contribuye al crecimiento de células nuevas, el mantenimiento de los tejidos corporales y el almacenamiento de energía para utilizarla más adelante. En el anabolismo, moléculas pequeñas se transforman en moléculas más grandes y complejas de hidratos de carbono, proteínas y grasas. • El catabolismo, o metabolismo destructivo Es el proceso que produce la energía necesaria para toda la actividad que tiene lugar en las células. Las células descomponen moléculas grandes (en su mayor parte, hidratos de carbono y grasas) para liberar energía. Esto proporciona combustible para el anabolismo, calienta el cuerpo y permite que los músculos se contraigan y que el cuerpo se mueva. Cuando los compuestos químicos complejos se degradan en sustancias más simples, el cuerpo expulsa los productos de desecho a través de la piel, los riñones, los pulmones y los intestinos. La cantidad de calorías que quema una persona en un día se ve afectada por la cantidad de ejercicio físico que haga, la cantidad de grasa y músculo que tenga su cuerpo y su metabolismo basal. El metabolismo basal mide la velocidad a la que una persona “quema” energía, en forma de calorías, mientras está en reposo. 16 El metabolismo basal puede influir en la tendencia a engordar de una persona. Por ejemplo, una persona con el metabolismo basal bajo (quien, por tanto, quema menos calorías mientras está en reposo o durmiendo) tenderá a ganar más kilos de grasa corporal con el tiempo que una persona de talla similar con un metabolismo basal promedio que ingiera la misma cantidad de alimentos y haga la misma cantidad de ejercicio físico. El metabolismo basal se puede ver afectado por los genes de una persona y por algunos problemas de salud. También está influido por la constitución física: las personas con más músculo y menos grasa suelen tener metabolismos basales más altos. Pero las personas pueden cambiar su metabolismo basal en ciertos aspectos. Por ejemplo, una persona que haga más ejercicio físico no solo quemará más calorías, sino que mejorará su forma física, lo que aumentará su metabolismo basal. • Respiración La respiración comprende de dos fases. La primera es la fase de inspiración. La inspiración permite que el aire fluya hacia los pulmones. La segunda fase es la de expiración. Ésta consiste en la expulsión de gases de los pulmones. Durante la inspiración, los músculos intercostales y el diafragma se contraen, permitiendo que el aire penetre en los pulmones. Durante la expiración, los músculos utilizados para la inspiración se relajan haciendo que los gases sean expulsados de los pulmones. La respiración implica dos fases: la inhalación y la exhalación. Si tiene dificultades para respirar, es posible que el intercambio de gases esté alterado, lo cual puede ser un problema de salud grave. • Inhalación Al inhalar, el diafragma se contrae y se mueve hacia abajo. Eso aumenta el espacio en la cavidad torácica y los pulmones se expanden en ella. Los músculos que se encuentran entre las costillas también ayudan a agrandar la cavidad torácica. Estos se contraen para empujar la caja torácica hacia arriba y hacia afuera cuando inhalamos. A medida que los pulmones se expanden, la nariz o la boca absorben aire. El aire baja por la tráquea hacia los pulmones. Después de pasar por los tubos bronquiales, el aire pasa a los alveolos, o sacos de aire. • Exhalación Al exhalar, el diafragma y los músculos costales se relajan, y eso reduce el espacio de la cavidad torácica. A medida que la cavidad torácica se achica, los pulmones se desinflan, algo parecido a lo que ocurre cuando se deja salir aire de un globo. Al mismo tiempo, el aire con dióxido de carbono sale de los pulmones por la tráquea y luego se exhala por la nariz o la boca. La exhalación no requiere ningún esfuerzo del cuerpo, a menos que haya enfermedad pulmonar o se esté realizando actividad física. Al realizar actividad física, los músculos abdominales se contraen y empujan el diafragma contra los pulmones incluso más que lo habitual. Eso hace salir el aire rápidamente de los pulmones 17 Cada vez que inhala, el oxígeno del aire que inhala pasa por las paredes delgadas de los alveolos hacia los capilares que los rodean, donde las células sanguíneas lo captan usando una proteína llamada hemoglobina. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono, un gas de desecho, es transportado nuevamente a los pulmones desde las células del cuerpo, intercambia el lugar con el oxígeno y vuelve de la sangre de los capilares a los alveolos. La sangre cargada de células sanguíneas con alto contenido de oxígeno pasa al lado izquierdo del corazón por las venas pulmonares. Luego el corazón bombea la sangre oxigenada al resto del cuerpo, donde pasa de los vasos sanguíneos a las células. Las células necesitan ese oxígeno para producir la energía que el cuerpo necesita para funcionar. Cuando las células producen esa energía, crean el producto de desecho dióxido de carbono. Ese dióxido de carbono debe ser eliminado de la sangre y del cuerpo, por eso sale de las células y vuelve a la sangre. Una vez que está en el torrente sanguíneo, el dióxido de carbono vuelve al corazón, donde ingresa por el lado derecho. Desde allí pasa por la arteria pulmonar a los pulmones, donde sale de los capilares y vuelve a los alveolos en el intercambio con el oxígeno que ingresa. Desde los alveolos, el dióxido de carbono vuelve a ser exhalado. • Área Médica Enfermedades pulmonares: Es cualquier problema en los pulmones que impide que estos trabajen apropiadamente. Existen tres tipos principales de enfermedad pulmonar: 1. Enfermedades de las vías respiratorias: Estas enfermedades afectan los conductos (vías aéreas o respiratorias) que transportan el oxígeno y otros gases dentro y fuera de los pulmones. Por lo regular causan un estrechamiento u obstrucción de las vías respiratorias. Estas incluyen asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), bronquitis y bronquiectasia (que también es el principal trastorno de las personas con fibrosis quística). Las personas con enfermedades de las vías respiratorias con frecuencia dicen que sienten como si "trataran de exhalar a través de una pajilla". 2. Enfermedades del tejido pulmonar: Afectan la estructura del tejido pulmonar. La cicatrización o la inflamación del tejido hace que los pulmones no se puedan expandir totalmente (enfermedad pulmonar restrictiva). Esto hace que para los pulmones sea más difícil captar oxígeno y liberar dióxido de carbono. Las personas con este tipo de trastorno pulmonar a menudo dicen que sienten como si "llevaran puesto un suéter o un chaleco demasiado apretado". En consecuencia, no son capaces de tomar una respiración profunda. La fibrosis pulmonar y la sarcoidosis son ejemplos de enfermedades del tejido pulmonar. 3. Enfermedades de la circulación pulmonar: Afectan los vasos sanguíneos en los pulmones. Son causadas por coagulación, cicatrización o inflamación de dichos vasos. Afectan la capacidad de los pulmones para captar oxígeno y liberar dióxido de carbono. 18 Igualmente pueden afectar la actividad cardíaca. Un ejemplo de este tipo de enfermedad es la hipertensión pulmonar. Las personas que padecen estas afecciones con frecuencia tienen dificultad para respirar cuando se esfuerzan. DINÁMICA DE LOS GASES La dinámica de los gases es una rama de la física que se enfoca en el estudio del movimiento de los gases y cómo interactúan con las fuerzas aplicadas. Incluye el análisis de la compresibilidad de los gases, las ondas de choque, el flujo en conductos y la teoría de características, entre otros temas. Es fundamental en campos como la ingeniería aeronáutica y la Medicina - Teoría cinética de gases La teoría cinética de los gases es una teoría física y química que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases ideales (gas formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ella, pero cuyos choques son perfectamente elásticos), a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos. La teoría cinética se desarrolló en base a los estudios de Bernoulli en el siglo XVIII (que se basa en la conservación de la energía, relacionada con la presión, la rapidez de flujo y la altura en el flujo del fluido). El Gas es la fase de la materia en la que los átomos de una sustancia están en movimiento y llenan su recipiente (adoptan la forma del recipiente), sus moléculas interaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares. 19 o o o o • Características de los gases ideales: Estado de la materia con moléculas en constante movimiento y separación. No tiene forma ni volumen fijo. Se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría. Tiene baja densidad. Fórmula de los Gases ideales: esta ecuación sirve para calcular el número de moles moles. PV=nRT R= gas constante n=moles R=0.0821 L.atm Mole.K • o o o o o o Postulados de la Teoría Cinética de los gases: El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es grande comparada con sus dimensiones. Las moléculas se comportan según predicen las leyes de Newton con un movimiento individual aleatorio a distintas velocidades, y con una energía cinética promedio de los átomos. Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto, se conserva tanto el momento lineal como la energía cinética de las moléculas. Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque. El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas. El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase. 20 • Los gases ideales se dividen en 4 variables: 1) Presión (P): es la fuerza que el gas ejerce sobre su recipiente o la fuerza con la que las partículas golpean los lados. (atm) 2) Temperatura (T): es la cantidad de energía térmica disponible para ser transformada en energía cinética. Mientras más temperatura, más rápido se mueven las partículas. 3) Volumen (V): es el tamaño del recipiente. (l) 4) Moles(n): Cuántas partículas hay en el recipiente Estas variables son aplicadas en diferentes leyes: • Ley de Boyle “Para una determinada cantidad de gas a temperatura constante el producto de la presión y su volumen permanecen constante” P1 * V1 = P2 * V2 Ejemplo: Un globo de 5.15 L tiene una presión de 1.35 atm. Si se comprime a 3.43 L, ¿Cuál será su presión resultante? P1 * V 1 = P 2 * V2 P2 = P 1 V1 V2 P2 = (1.35 atm) (5.15 L) 3.43 L P2= 2.03 atm Embolo Gas Extremo taponado 21 Aplicación médica: Un gas encerrado en un recipiente con un émbolo móvil, como puede ser una jeringuilla que tiene tapado el extremo de salida, según vamos apretando el embolo, el gas se comprime disminuyendo su volumen y la presión medida vemos que aumenta. • Ley de Charles “Describe que si se tiene un gas encerrado en un recipiente con embolo móvil. Según aumentemos la temperatura se observará que el gas se expande, aumentando su volumen, lo cual provoca que el embolo se eleve manteniendo la presión en el interior del recipiente” La temperatura siempre estará expresada en unidades de Kelvin. V1 = V 2 T1 = T2 • Ley de Lussac “Según se va elevando la temperatura, la presión en el interior por ejemplo en una olla crece debido a la agitación térmica de las partículas del gas, aumentando el número de choques contra las paredes de la olla, pudiendo llegar a estallar. P1 = P 2 T1 = T2 • Ley de Avogadro “establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas” Si aumenta la cantidad de gas aumenta el volumen y lo contrario. - Difusión Proceso por el cual un gas se dispersa por el movimiento aleatorio continuo de sus partículas para llenar el volumen de una zona de alta concentración a un área de baja concentración hasta que esta sea igual a largo de un espacio. Por ejemplo: una persona abre una botella de limpiador con amoníaco en medio de una habitación, las moléculas de amoníaco inicialmente estarán más concentradas donde la persona abrió la botella, con pocas moléculas o ningunas alrededor de la habitación, pero poco a poco las moléculas de amoníaco se esparcirán lejos del lugar donde fueron liberadas, finalmente si se cierra la botella y se cierra la habitación las moléculas de amoníaco se esparcirán por toda la habitación uniformemente en todo el volumen del espacio. 22 • Aplicación médica: -El paso de oxígeno en los alvéolos pulmonares- La entrada de glucosa a los glóbulos rojos. • Ley de Graham : Fue creada en 1829 y establece que cuando dos gases se ponen en contacto, se mezclan espontáneamente, esta mezcla se relaciona de manera inversamente proporcional con el peso molecular de cada gas y al movimiento de las moléculas de un gas dentro de otro, provocado por el movimiento aleatorio de las moléculas. • Aplicación Médica. El proceso de intercambio de gases que se da en la respiración. Para poder respirar, al interior de los pulmones, se realizan distintos procesos que permiten trasladar el oxígeno y el dióxido de carbono. La velocidad de difusión de estos gases se puede calcular mediante el uso de la ley de Graham. - Transporte de gases a través de la membrana alveolo-capilar Se da por medio de la difusión pulmonar que es el proceso por el cual se realiza el intercambio de gases a través del área alveolocapilar, cuyas funciones son proveer de oxígeno a la sangre y eliminar el dióxido de carbono producido por el metabolismo aeróbico (proceso químico en el que se requiere presencia y utilización de oxígeno se usa para producir energía a partir de los carbohidratos) y anaeróbico (no requiere de la presencia y utilización de oxígeno en sus reacciones químicas); mientras que la difusión alveolocapilar se encarga de transferir los gases respiratorios por medio de la membrana del mismo nombre. 23 Los alveolos pulmonares: son pequeños sacos de aire ubicados en los pulmones, donde ocurre el intercambio de gases entre el aire y la sangre. Durante la inhalación los alveolos se llenan de oxígeno que luego es absorbido por la sangre para distribuirlo. Capilares pulmonares: son pequeños vasos sanguíneos por los que la sangre entra y por difusión, absorbe oxígeno del aire y libera dióxido de carbono, por la exhalación. La difusión de sangre es un transporte pasivo, el oxígeno se mueve del alveolo a la sangre capilar y el dióxido de carbono se mueve desde la sangre capilar al alveolo, el oxígeno es menos soluble que el dióxido de carbono, por lo que la difusión de oxígeno es más lenta. El oxígeno pasa de una forma gaseosa del alveolo a una forma líquida al capilar. Ley de Henry: cantidad de gas disuelto en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre el líquido y a la solubilidad de gas en el líquido. C=P*K P=presión parcial del gas en atm K=Constante de Henry en unidades Molaridad/atm C=Cantidad de gas La prueba de capacidad de difusión alveolocapilar permite analizar y medir el intercambio gaseoso en el sistema respiratorio para detectar alguna problemática de índole alveolocapilar Existen diversas técnicas para realizar dicha prueba, pero la más aceptada actualmente es la denominada prueba de respiración única, en esta prueba es posible identificar un incremento de los niveles de CO2 La prueba de respiración única consiste en que una persona inspira (inhala) aire que contiene una cantidad muy pequeña de monóxido de carbono y un gas marcador, como el metano o el helio. Contiene la respiración durante 10 segundos y luego lo expulsa (exhala) rápidamente. Se analiza el gas exhalado para determinar cuánta cantidad del gas marcador se absorbió durante la respiración. 24 Algunas enfermedades pueden ser: o o Policitemia Hemorragia pulmonar - Osmosis La ósmosis es un fenómeno de difusión pasiva que sucede cuando existen dos soluciones en un medio con diferente concentración de solutos, que están separadas por una membrana semipermeable (deja pasar solo el disolvente). Este fenómeno se produce de manera espontánea sin necesidad de aporte energético. Existen tres posibles medios acuosos separados por una membrana semipermeable: ● Medio hipotónicos: la concentración de soluto es menor respecto a la solución contigua. ● Medio hipertónico: la concentración de soluto es mayor respecto a la solución contigua. ● Medio isotónico (en equilibrio): cuando ambas soluciones tienen la misma concentración Tubo de osmosis con membrana semipermeable que muestra una difusión pasiva • ¿Cómo se produce la ósmosis? Durante el proceso de ósmosis, el disolvente difunde de la solución de menor concentración (más diluida) al de mayor concentración a través de la membrana semipermeable, hasta equilibrar las concentraciones. Este fenómeno se produce desde los medios hipotónicos hacia los medios hipertónicos. 25 El proceso osmótico puede darse en el interior de los organismos o, por el contrario, en el medio exterior. ● En el interior de los organismos, por ejemplo, los glóbulos rojos pueden estar en una solución hipertónica. Entonces para igualar la concentración con el medio exterior de los glóbulos rojos liberan agua, quedándose arrugados y pudiendo provoca la muerte. Al contrario, cuando la disolución es hipotónica, los glóbulos rojos absorben agua y se inflan, pudiendo provocar también la rotura del glóbulo y su muerte (lisis celular) ● En el medio exterior, por ejemplo, aquellos organismos vivos como las plantas expuestas a ambientes salinos (solución de alta concentración) presentan alta presión osmótica, lo que significa que requieren de un sistema de osmorregulación para tolerar la salinidad. • ¿Qué es la presión osmótica? La presión osmótica es la presión extra necesaria para detener el flujo del disolvente a través de la membrana semipermeable. - Cambios de fase - Concepto de osmolaridad. Se conoce como osmolaridad a la medida que expresa el nivel de concentración de los componentes de diversas disoluciones. El concepto deriva de la presión osmótica que cambia en las células del organismo cuando se introduce la disolución en cuestión -Dilución concentración: sistema renal Se efectúa en el túbulo colector, que es impermeable al agua en ausencia de la hormona antidiurética, y, en tales condiciones, la continua reabsorción de sodio (Na+) causa una progresiva hipertonicidad de la orina. El riñón es capaz de diluir la orina hasta alcanzar una densidad de 1.001 (40 mOsm/kg). • La osmosis en aplicación medica En la industria médica, la ósmosis inversa se aplica, por ejemplo, en los centros de hemodiálisis, donde la calidad del agua necesaria para el tratamiento de los pacientes en diálisis debe cumplir con estrictas condiciones de baja conductividad y ser totalmente a pirógena. 26 CONCLUSION este trabajo documental nos ha sumergido en un fascinante viaje a través de la energía térmica y su impacto en la medicina. Desde la taza de café caliente hasta la respiración de los seres vivos, hemos descubierto cómo la física térmica está presente en cada rincón de nuestra existencia. Hemos explorado conceptos clave, como la calorimetría, la transferencia de calor, la expansión térmica y la teoría cinética de gases. Estos conocimientos no solo son relevantes para comprender el mundo que nos rodea, sino también para aplicaciones científicas y médicas cotidianas. Además, hemos conectado la biología con la medicina al investigar la osmosis, la osmolaridad y la regulación de la concentración de sustancias en las células. El sistema renal también desempeña un papel crucial en la dilución y concentración de solutos. En resumen, la termodinámica es un recurso científico fundamental para los estudiantes de medicina, ya que nos permite comprender la estructura de la materia en relación con nuestro entorno y el universo. Este conocimiento nos empodera para abordar los desafíos médicos con una base sólida en la física térmica 27 REFERENCIAS - - - - - - "Calor". Autor: Estefanía Coluccio Leskow. De: Argentina. Para: Concepto. De. Disponible en: https://concepto.de/calor/. Última edición: 15 de julio de 2021. Consultado: 13 de marzo de 2024 Daniushenkov, V. y Corona, N, Historia de la física, Editorial Pueblo y Educación (1992). Valdés-Castro, R., Historia de la física desde la antigüedad hasta el siglo XVIII, Editorial Pueblo y Educación (1986). Ríbnikov, K., Historia de las matemáticas, Editorial Mir Moscú (1987). Figurovski, N. A., Historia de la química, Editorial Pueblo y Educación (1989). Sir James Jeans, Historia de la física, Fondos de Cultura Económica. México-Buenos Aires (1953). Leonardo Julián Picos Rivers et al. Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 16, No. 3, Sept., 2022 33074 http://www.lajpe.org Kissner. A., Historia de la física, Editorial S.A. Barcelona-Buenos Aires (1934). Ruiz-Ruiz. H. 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