Unidad 3
Termometría.
Calorimetría.
Energía.
Calor.
Trabajo.
Temperatura y escalas termométricas.
Escala Celsius.
Escala Fahrenheit.
Escala Kelvin.
Mecanismos de Propagación del calor.
La Entalpía.
La Entropía.
Reacciones químicas endotérmicas.
Reacciones químicas exotérmicas.
Fenómenos Termodinámicos
Fenómenos homeostáticos de regulación del cuerpo humano.
Temperatura.
Radiación.
Evaporación.
Sudor.
Termodinámica de los seres vivos.
Nutrición.
Objetivos
Definir Termometría, calorimetría, Energía, trabajo y calor. Temperatura y escalas termométricas. Mecanismos de Propagación del calor.
Analizar Leyes de la Termodinámica. La entalpía. Entropía.
Diferenciar las Reacciones químicas endotérmicas y exotérmicas. Temperatura, Radiación y termodinámica de los seres vivos.
Determinar los Proceso de alimentación. Estrategias metabólicas de los seres vivos.
Regulación de calor en los animales. Nutrientes principales. Clasificación.
Precisar Radiación. Evaporación y Sudor.
Termometria
El concepto de temperatura es intuitivo y se basa en la sensación de frío o calor que sentimos al tocar un cuerpo. Sin embargo, está sensación de frío o calor no es suficiente para caracterizar el estado de calentamiento de un cuerpo, pues ella depende de varios factores. Por tanto; definiremos a la temperatura como la magnitud física que mide el estado de agitación de las partículas de un cuerpo, caracterizando su estado térmico.
PUNTOS FIJOS: son dos (2) puntos característicos en que la experiencia muestra que algunos fenómenos se reproducen siempre en las mismas condiciones.
1er Punto fijo: es el punto de fusión del hielo y es el estado térmico en que aparecen en equilibrio los estados sólido y líquido del agua pura.
2do Punto fijo: es el punto de ebullición del agua y es el estado térmico del vapor de agua en ebullición. Ver mas AQUI
PUNTOS FIJOS: son dos (2) puntos característicos en que la experiencia muestra que algunos fenómenos se reproducen siempre en las mismas condiciones.
1er Punto fijo: es el punto de fusión del hielo y es el estado térmico en que aparecen en equilibrio los estados sólido y líquido del agua pura.
2do Punto fijo: es el punto de ebullición del agua y es el estado térmico del vapor de agua en ebullición. Ver mas AQUI
calorimetría
La calorimetría es la ciencia de medir el calor de las reacciones químicas o de los cambiosfísicos. El instrumento utilizado en calorimetría se denomina calorímetro. La palabra calorimetría deriva del latino "calor". El científico escocés Joseph Black fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, por esto se lo considera el fundador de calorimetría.
Fue mediante calorimetría que Joule calculó el equivalente mecánico del calor demostrando con sus experiencias que 4.18 J de cualquier tipo de energía equivalen a 1 caloría.
La calorimetría indirecta calcula el calor que producen los organismos vivos mediante su producción de dióxido de carbono y de los residuos de nitrógeno (frecuentemente amoníaco en organismos acuáticos o, también, urea en los terrestres). Antoine de Lavoisier indicó en 1780 que la producción de calor puede ser calculada por el consumo de oxígeno de los animales. Naturalmente, el calor generado por los organismos vivos también puede ser medido por calorimetría directa, en la cual el organismo entero es colocado en el interior del calorímetro para hacer las mediciones. Ver más AQUI
ENERGÍA
CONCEPTO DE ENERGÍA: Si observas a tu alrededor, verás que la energía hace que las cosas sucedan. Si es de día, el Sol nos entrega energía en forma de luz y de calor. Si es de noche, los focos usan energía eléctrica para iluminar. Si ves pasar un auto, piensa que se mueve gracias a la gasolina, un tipo de energía almacenada. Nuestros cuerpos comen alimentos, que tienen energía almacenada. Usamos esa energía para jugar, estudiar... para vivir.
Desde una perspectiva científica, podemos entender la vida como una compleja serie de transacciones energéticas, en las cuales la energía es transformada de una forma a otra, o transferida de un objeto hacia otro.
Toma, como ejemplo, un manzano. El árbol absorbe luz (energía) de la radiación solar, convirtiendo la energía luminosa en energía química almacenada en enlaces químicos. Luego utiliza esta energía para producir hojas, ramas y frutos. Cuando una manzana, "llena" de energía química, se cae del árbol al suelo, su energía de posición (almacenada como energía potencial gravitacional) se transforma en energía cinética, la energía del movimiento, a medida que cae. Cuando la manzana golpea el suelo, la energía cinética se transforma en calor (energía calorífica) y sonido (energía acústica). Cuando te comes la manzana, tu cuerpo transforma su energía química almacenada en el movimiento de tus músculos (entre otras cosas)...
TIPOS DE ENERGIA
Energía mecánica: Energía que tienen los cuerpos debido a su movimiento, su situación respecto a otro cuerpo o su estado de deformación. Puede ser de tres tipos:
Energía cinética: asociada con el movimiento de los cuerpos.
Energía potencial gravitatoria: asociada con la posición de los cuerpos respecto a la Tierra.
Energía potencial elástica: asociada a un cuerpo elástico que puede deformarse.
Energía interna: asociada con la temperatura y la naturaleza de las sustancias.
Energía eléctrica: asociada con la intensidad, el voltaje y el tiempo que esté pasando la corriente por un determinado aparato.
Energía radiante: Energía en forma de ondas electromagnéticas.
Energía nuclear: asociada con el núcleo de los átomos.
Energía magnética: Es la energía asociada a las acciones magnéticas.
Energía química: Debida a la potencialidad energética que tienen ciertas sustancias en las transformaciones químicas. MAS AQUI
Energía potencial gravitatoria: asociada con la posición de los cuerpos respecto a la Tierra.
Energía potencial elástica: asociada a un cuerpo elástico que puede deformarse.
Energía interna: asociada con la temperatura y la naturaleza de las sustancias.
Energía eléctrica: asociada con la intensidad, el voltaje y el tiempo que esté pasando la corriente por un determinado aparato.
Energía radiante: Energía en forma de ondas electromagnéticas.Energía nuclear: asociada con el núcleo de los átomos.
Energía magnética: Es la energía asociada a las acciones magnéticas.Energía química: Debida a la potencialidad energética que tienen ciertas sustancias en las transformaciones químicas. MAS AQUI
Trabajo
La fuerza es una acción que solo se puede expresar cuando hay interacción entre dos cuerpos. Fuerza aplicada de un cuerpo al otro transforma la energía potencial en cinética.El resultado de esta aplicación de fuerza para transformar la energía se denomina trabajo.
Calor
El calor es una forma de energía que puede transformarse en otras y viceversa. Consideramos dos cuerpos A y B a temperatura T1 y T2 suponemos que T1 es mayor que T2. Al poner en contacto los dos cuerpos la experiencia nos demuestra que pasa de A a B una cierta energía que denominamos calor. En este caso decimos que el calor pasa del cuerpo caliente al frío por conducción. Las moléculas del cuerpo caliente están muy excitadas y tienen una gran energía de vibración. Estas chocan con las vecinas más lentas del cuerpo frío y comparten con ellas algo de su energía de movimiento por tanto la energía de movimiento térmico se transmite de una molécula a la siguiente aunque cada molécula permanece en su posición original.AQUI
Temperatura y Escalas Termométricas
Para medir la temperatura existe un instrumento llamado termómetro. Este instrumento está formado por un capilar muy fino en el interior de un tubo de vidrio, ambos extremos están cerrados y en uno de ellos se estrecha y el capilar tiene un bulbo con mercurio, el cual se dilata al más mínimo cambio de temperatura.
Existen tres escalas termométricas conocidas y estas son:
Escala Celsius o Centígrada: Es la más usada, toma como referencia el punto de fusión del agua para indicar la temperatura mínima, es decir 0 ºC, y considera el punto de ebullición del agua para indicar la temperatura más alta, o sea 100 ºC. Es una escala que considera valores negativos para la temperatura, siendo el valor más bajo de -273 ºC.
Escala Fahrenheit o Anglosajona: Es una escala que tiene 180º de diferencia entre el valor mínima y el máximo del termómetro. También relaciona los puntos de fusión y ebullición del agua para indicar los valores de temperatura. El valor mínimo es a los 32 ºF y el máximo a los 212 ºF. Al igual que la escala Celsius, tiene valores negativos de temperatura.
Escala Kelvin o Absoluta: Es una escala que no tiene valores negativos. El punto de fusión del agua en esta escala es a los 273 ºK y el punto de ebullición es a los 373 ºK y la mínima temperatura es 0º K que para la escala Centígrada resulta ser a los -273 ºK.
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Mecanismos de Propagación del calor
Propagación del calor. El calor es una de las múltiples formas en que se manifiesta la energía, y la transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo que estén a temperaturas desiguales. La transferencia de calor ocurre mediante convección, radiación y conducción. Estas tres formas pueden producirse a la vez, aunque por lo regular predomina una de ellas.
CONDUCCIÓN: El calor se propaga sin traslado de materia. Es característica del estado sólido de la materia, particularmente en aquellos materiales que son buenos conductores del calor como los metales. Por ejemplo, al poner una cucharita en el café caliente, el calor se propaga a través de la cucharita.
CONVECCIÓN: El calor se propaga con traslado de materia. Es característica del estado líquido y gaseoso de la materia. Por ejemplo, al calentar agua, el agua caliente asciende y la fría desciende, originándose corrientes circulares de agua llamada "corriente convectiva". Otro ejemplo de convección se da al encender una estufa. El aire cercano a la estufa se calienta, se dilata, disminuye su densidad y asciende. El lugar que deja es ocupado por aire frío que se calienta y asciende. Es así como se propaga el calor por toda una habitación.
Mecanismos de Propagación del calor
Propagación del calor. El calor es una de las múltiples formas en que se manifiesta la energía, y la transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo que estén a temperaturas desiguales. La transferencia de calor ocurre mediante convección, radiación y conducción. Estas tres formas pueden producirse a la vez, aunque por lo regular predomina una de ellas.
CONDUCCIÓN: El calor se propaga sin traslado de materia. Es característica del estado sólido de la materia, particularmente en aquellos materiales que son buenos conductores del calor como los metales. Por ejemplo, al poner una cucharita en el café caliente, el calor se propaga a través de la cucharita.
CONVECCIÓN: El calor se propaga con traslado de materia. Es característica del estado líquido y gaseoso de la materia. Por ejemplo, al calentar agua, el agua caliente asciende y la fría desciende, originándose corrientes circulares de agua llamada "corriente convectiva". Otro ejemplo de convección se da al encender una estufa. El aire cercano a la estufa se calienta, se dilata, disminuye su densidad y asciende. El lugar que deja es ocupado por aire frío que se calienta y asciende. Es así como se propaga el calor por toda una habitación.
RADIACIÓN: Es la propagación de calor mediante ondas electromagnéticas. No necesitan un
medio material para propagarse. Por ejemplo, la energía solar llega a nosotros
mediante radiación. Por otra parte, todos los cuerpos que se encuentran a una
temperatura superior al 0 K (cero Kelvin o cero absoluto) emiten calor en forma
de onda electromagnética.
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Las fuentes de energía son aquellas que brindan la energía como productor original, o sea, producen la energía directamente, pero siempre cumpliendo con la ley de conservación de la energía.
Como fuentes de energía se pueden mencionar: sol, viento, carbón, petróleo, caídas de agua, desechos orgánicos, átomos, olas del mar, reacciones químicas, sonido, entre otras.
Los tipos de energía son aquellos que identifican la forma en que se manifiesta la energía. Entre los distintos tipos de energía se destacan la solar, la atómica o nuclear, la hidráulica, la química, la eléctrica, la eólica, la mecánica (cinética y potencial), la geotérmica y la térmica.Pincha AQUI
Entalpía: Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno.
Entropía: La entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación. Chip Aqui
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FENÓMENOS TERMODINÁMICOS FUENTES Y TIPOS DE ENERGÍAS
Como fuentes de energía se pueden mencionar: sol, viento, carbón, petróleo, caídas de agua, desechos orgánicos, átomos, olas del mar, reacciones químicas, sonido, entre otras.
Los tipos de energía son aquellos que identifican la forma en que se manifiesta la energía. Entre los distintos tipos de energía se destacan la solar, la atómica o nuclear, la hidráulica, la química, la eléctrica, la eólica, la mecánica (cinética y potencial), la geotérmica y la térmica.Pincha AQUI
Entropía: La entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación. Chip Aqui
Reacciones Químicas: Endotérmicas y Exotérmicas
Reacción Endotérmica:
La reacción endotérmica es una reacción química que absorbe energía. Casi todas las reacciones químicas implican la ruptura y formación de los enlaces que unen los átomos. Normalmente, la ruptura de enlaces requiere un aporte de energía, mientras que la formación de enlaces nuevos desprende energía. Si la energía desprendida en la formación de enlaces es menor que la requerida para la ruptura, entonces se necesita un aporte energético, en general en forma de calor, para obtener los productos. Algunas reacciones endotérmicas necesitan más energía de la que puede obtenerse por absorción de calor de los alrededores a temperatura ambiente. Por ejemplo, para transformar el carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono es necesario calentar. Cuando en una reacción endotérmica una sustancia absorbe calor, su entalpía aumenta (la entalpía es una medida de la energía intercambiada entre una sustancia y su entorno).
Reacción Exotérmica:
Son reacciones químicas que desprenden energía. Por ejemplo, la reacción de neutralización de ácido clorhídrico con hidróxido de sodio desprende calor, y a medida que se forman los productos, cloruro de sodio (sal) y agua, la disolución se calienta. Las reacciones exotérmicas se han utilizado durante miles de años, por ejemplo, en la quema de combustibles. Cuando se quema carbón tienen lugar varias reacciones, pero el resultado global es que los átomos de carbono del carbón se combinan con el oxígeno del aire para formar dióxido de carbono gas, mientras que los átomos de hidrógeno reaccionan con el oxígeno para producir vapor de agua. La redistribución de los enlaces químicos desprende gran cantidad de energía en forma de calor, luz y sonido. Aunque para la ruptura de los enlaces entre el carbono y el hidrógeno se requiere energía calorífica, ésta es mucho menor que la que se desprende cuando estos dos elementos se combinan con el oxígeno. Esto hace que la reacción global sea exotérmica.
NUTRICIÓN
Proceso fisiológico por el cual los alimentos ingeridos, se transforman y se asimilan. Es un acto involuntario
PRINCIPALES NUTRIENTES:
Nutriente es un producto químico procedente del exterior de la célula y que ésta necesita para realizar sus funciones vitales. Éste es tomado por la célula y transformado en constituyente celular a través de un proceso metabólico de biosíntesis llamado anabolismo o bien es degradado para la obtención de otras moléculas y de energía.
Los nutrientes son cualquier elemento o compuesto químico necesario para el metabolismo de un ser vivo. Es decir, los nutrientes son algunas de las sustancias contenidas en los alimentos que participan activamente en las reacciones metabólicas para mantener las funciones del organismo.
Los seres vivos que no tienen capacidad fotosintética, como los animales, los hongos y muchos protoctistas, se alimentan de plantas y de otros animales, ya sea vivos o en descomposición. Para estos seres, los nutrimentos son los compuestos orgánicos e inorgánicos contenidos en los alimentos y que, de acuerdo con su naturaleza química, se clasifican en los siguientes tipos de sustancias:
Proteínas.
Glúcidos.
Lípidos.
Vitaminas
Sales minerales.
Vitaminas: Las vitaminas son indispensables para promover reacciones vitales metabólicas, de mantenimiento y de defensa. Intervienen en el proceso de crecimiento y recuperación.
Proteínas: Las proteínas tienen como función principal formar las estructuras de los seres vivos, los huesos, los músculos, la piel, el pelo, las uñas.
Hidratos de carbono: Los hidratos de carbono proveen de energía y favorecen la acción de las proteínas. Son sustancias orgánicas que contienen hidrógeno y oxígeno en la misma proporción del agua. Este grupo de compuestos está formado principalmente por azucares y almidones. Producen energía inmediata para el cuerpo.
Grasas insaturadas: son liquidas a temperatura ambiente y comúnmente se les conoce como aceites. Pueden ser, por ejemplo aceites de oliva, girasol, maíz. Son las más beneficiosas para el cuerpo humano por sus efectos sobre los lípidos plásticos y algunas contienen ácidos grasos que son nutrientes esenciales, ya que el organismo no puede fabricarlo y el único modo de conseguirlo es mediante ingestión directa.
Grasas saturadas: Formadas mayoritariamente por ácidos grasos saturados. Aparecen por ejemplo en el tocino, en el sebo, en las mantecas de cacao o cacahuete, etc. Este tipo de grasas es sólida y a temperatura ambiente. Las grasas formadas por ácidos grasos de cadena larga se consideran que elevan los niveles plasmáticos de colesterol asociado a las lipoproteínas LD.
Minerales: Los minerales ayudan a formar nuevos tejidos; suponen un 6% del paso total de un individuo y se localizan, en su mayoría, en el esqueleto, en forma de fosfatos calcicos. Los minerales son por lo menos, tan importantes como las vitaminas para lograr el mantenimiento del cuerpo en perfecto estado de salud. Pero como el organismo no puede fabricarlos, debe utilizar las fuentes exteriores de los mismos como son los alimentos, los suplementos nutritivos, la respiración y la absorción a través de la piel.
Agua: El agua participa en la digestión, en la lubricación de las articulaciones, en la regulación de la temperatura corporal y es el medio de transporte del organismo. Cerca del 72% de la masa libre de grasa del cuerpo humano está hecha de agua. Para su adecuado funcionamiento nuestro cuerpo.
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