Termodinámica aplicada al hombre

Termodinámica aplicada al hombre
La termodinámica estudia las relaciones entre calor y energía
Los animales de sangre calientes (mamíferos y pájaros), mantienen una temperatura corporal central relativamente constantes a pesar de las fluctuaciones de la temperatura ambiental
El cuerpo humano puede ser considerado como un sistema termodinámico abierto (intercambia energía con el ambiente) quedebe mantener su temperatura constante de 35,8 a 37,2 ºC.
Por otra parte el cuerpo humano está continuamente intercambiando materia 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 dedeterminadas reacciones de combustión dan lugar a productos de menor energía (catabolismo).
El cuerpo humano, tiene la peculiaridad de que su entropía es mínima, por eso es un sistema termodinámico inestable lo que provoca su evolución permanente, o sea la vida misma. Para que el organismo vivo pueda mantenerse en dicho estado es necesario que elimine el exceso de entropía que se producecontinuamente inherente a los procesos vitales: circulación de la sangre, respiración etc.
Conceptos de temperatura central, superficial y corporal
• Temperatura central (Tc)
Está constituido por los contenidos de la cabeza, cavidades torácicas y abdominales. La temperatura central permanece relativamente constante y es mantenida constante dentro de límites bastante estrechos.
• Temperatura Superficial(Ts)
Está constituida por la piel, el tejido subcutáneo y el grueso de la masa muscular, el promedio de la temperatura de la piel, superficial, aumenta con el incremento de la temperatura ambiental.
• Temperatura Corporal (Tco)
Es una sumatoria de la temperatura superficial y central (mencionadas anteriormente) , las cuales se multiplican por una constante (Tc y Ts respectivamente) que a su vezdependen de la temperatura ambientales .
Tco= 0.65Tc + 0.35Ts

*Esto solo se aplica para un medio ambiente considerado como temperatura neutral (28°C) y las contantes son 0.65 y 0.35.
•En un medio ambiente frío el valor de la constante seria 0.4 para la Ts y 0.6 para la Tc
Tco=0.6Tc + 0.4Ts
•En un medio ambiente de calor, los factores serian de 0.2 y 0.8 para las Ts y Tc
Tco= 0.8Tc + 0.2TsBalance térmico y cambios en el contenido de calor del organismo
El hecho de que la temperatura corporal central se mantenga relativamente constante, nos dice que existe un balance entre la ganancia y la perdida de calor, el organismo produce una determinada cantidad de calor en el proceso catabólico de los principios inmediatos y pierde igualmente una determinada cantidad de calor por los mecanismosde radiación, conexión y evaporación, mientras que los factores externos que determinan la perdida de calor son la temperatura, la humedad del aire, la velocidad de las corrientes de aire y la temperatura de los objetos que están alrededor
Por lo tanto si un individuo está en balance térmico, la ganancia es igual a la perdida de calor
Primera Ley de la Termodinámica:
La energía no se crea ni sedestruye, solamente se transforma de una clase en otra.
ΔU = ΔQ – ΔW
ΔU es el incremento en la energía interna de un sistema termodinámico dado
ΔQ es la cantidad de calor aplicado al sistema termodinámico
ΔW es el cambio en la cantidad de trabajo realizado por el mismo sistema termodinámico.

Segunda Ley de la Termodinámica:
En toda transformación de una forma de energía a otra forma de energía,una cantidad de energía siempre es dispersada hacia otros estados, generalmente en forma de calor.
La expresión matemática de la segunda ley de la termodinámica es la siguiente:
ΔS/Δt ≥ 0
ΔS es el incremento de la entropía
Δt es el tiempo durante el cual se realizó dicho incremento.
JQc = - λ (∆T/∆x)



Datos conocidos:


λ Conductividad térmica (coeficiente térmico) de la epidermis y de la...