fundamentos de termodinamica























Aspectos termodinámicos de los sistemas biológicos
Una excitante e importante área de aplicación de la termodinámica es en los sistemas biológicos. Los cuales son sitios de transferencia de energía y de procesos de transformación bastantes complejos e intrigantes. A pesar de su complejidad, los sistemas biológicos están formados principalmente porcuatro elementos sencillos; hidrogeno, oxigeno, carbono y nitrógeno.
Un sistema biológico puede ser tan sencillo como una sola célula. El cuerpo humano contiene alrededor de 100 billones de células con un diámetro promedio de 0.01mm. La membrana de la célula es una pared semipermeable que permite el paso de algunas sustancias mientras que excluye a otras. Estos niveles de actividad química dentro delas células, que mantiene al cuerpo humano a una temperatura de 12 grados centígrados, mientras lleva a cabo las tareas corporales necesarias, se llama metabolismo.

La tasa de metabolismo en el estado de descanso se conoce como tasa metabólica basal, que es la tasa de metabolismo requerida para que un cuerpo se mantenga desarrollando las funciones necesarias como respirar y circulaciónsanguínea, a nivel cero de actividad.
El cerebro y el hígado son los principales sitios de actividad metabólica. Estos dos órganos explican casi 50 % de la tasa metabólica basal de un cuerpo humano adulto, aunque solo constituyen alrededor de 4 % de la masa corporal. En los más pequeños, es notable que casi la mitad de la actividad metabólica basal esta solo en el cerebro.
Las reacciones biológicas enlas células ocurren en esencia a temperatura presión y volumen constante. La temperatura de la célula tiende a subir cuando alguna energía química es convertida en calor, pero esta energía se transfiere con rapidez al sistema circulatorio.






Alimento y ejercicio
Las reacciones biológicas en las células ocurren en esencia a temperatura, presión y volumen constante. La temperatura de lascélulas tiende a subir cuando una energía química es convertida en calor, pero esta energía se transfiere con rapidez al sistema circulatorio, el cual la trasporta a las partes exteriores del cuerpo y, con el tiempo, al ambiente por medio de la piel. Las células musculares funcionan de una manera muy parecida a un motor, ya que convierte la energía química en mecánica en forma de trabajo, con unaeficiencia de conversión cercana a los 20 %.
Las grasas son moléculas relativamente pequeñas conformadas por carbono, hidrogeno y oxígeno, y sus principales fuentes son los aceites vegetales y las grasas animales. La dieta estadounidense promedio consiste en 45 % de carbohidratos, 40 % de grasas y 15 % de proteínas, aunque se recomienda que una dieta saludable menos de 30 % de las caloríasvengan a las grasas.
El contenido energético de un alimento se determina quemando una pequeña muestra de este dispositivo llamado calorímetro de bomba, que en esencia es un recipiente rígido bien aislado. Al quemarse el alimento el carbono de este se convierte en CO2 y el hidrogeno en H2O. Las mismas reacciones químicas ocurren en el cuerpo, por lo tanto se libera la misma cantidad de energía.Sin embargo, estos grupos alimentarios no se metabolizan por completo en el cuerpo humano, la fracción del contenido metabolizable de energía de 95.5 % para los carbohidratos, el 75.5 % para las proteínas y el 97.7 % para las grasas.

El contenido de energía de los alimentos ingeridos normalmente es mucho menor que los valores anteriores debido a su gran contenido de agua (el agua añade volumena los alimentos pero no puede ser metabolizada ni quemada, por lo tanto no tiene valor energético). Por ejemplo la mayoría de los vegetales, frutas y carnes son agua.
Por lo tanto, una persona que llena su estómago con comida grasosa está consumiendo mucha más energía que una persona que lo llena con carbohidratos como el pan, arroz etc.
1 Caloría = 1000 calorías = 1 kcal = kilocaloría =...