Termodinâmica, Sistema Complexo, Teoria do Caos e Lei de Fick

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é a energia cinética
média translacional, 
rotacional e vibracional dos
átomos e moléculas que
constituem um corpo: 
ΔS = ΔQ 
 T isot
P1 . V1 = P2 . V2 
T1 T2
Rendimento da máquina
 de Carnot depende
exclusivamente das
temperaturas em que
operam as fontes quente e
fria.
n = Tf 
 Tq
ENERGIA capacidade de um corpo
realizar trabalho.
 indica 
que o zero absoluto, cerca de
-273,15 ºC é inalcançável.
Tf- 32 = Tk - 273 
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Fluxo de energia entre sistemas macroscópicos,
formados por um grande número de partículas,
como os gases, fluidos e sólidos, recorrendo à
análise de importantes grandezas físicas, como
pressão, volume e temperatura.
Termodinâmica
relações entre calor, trabalho e temperatura
CALOR é a troca de energia entre 
sistemas termodinâmicos 
perda de calor = - Q
ganho de calor = +Q
processo adiático = 0
TEMPERATURA
 a energia interna de um sistema é
conservada; não pode ser criada
nem destruída, mas pode ser
convertida de uma forma em
outra forma de energia desde que
seja no sentido: 
mais energia ➔ menos energia.
ΔH = ΔHp – ΔHr
Entropia
ΔU = Q – T
Primeira Lei 
qualquer processo termodinâmico
irreversível e espontâneo causa um
aumento na entropia de um sistema,
tornando-o menos organizado. 
rendimento de qualquer trabalho
 (n) = 100% é impossível
Segunda° Lei 
TRABALHO na transformação isobárica, o
trabalho realizado ou recebido pode
ser calculado pelo produto entre a
pressão e a variação de volume.
w = ΔV . P
A transformação isobárica
ocorre quando uma massa fixa
de determinado gás sofre
variação no volume e na
temperatura, mas a pressão
mantém-se constante.
Lei geral dos gases
 afirma que o produto entre pressão e
volume, dividido pela temperatura
termodinâmica do gás ideal é sempre
constante.
-1
Calor sensível é determinado pela a quantidade
de calor transferida por um corpo, em razão de uma
mudança de temperatura.
Q = mc . ΔT
Calor latentel mede a quantidade de
calor necessária para que uma mudança
de estado físico ocorra. Q = m . L
Terceira lei 
Tc = 
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@lccassimiro
Calor
componentes devem estar
 de algum modo
 interligados formando uma
estrutura estável
velocidade de moléculas 
diferentes seriam distintas 
e independentes, não havendo qualquer 
coordenação sobre as diferentes
moléculas.
Sistemas
Complexos
Conjunto de unidades em grande proporção numérica
Subconjuntos
VARIÂNCIAS
Fenômenos emergentes
Elementos + Reações
Sistema Aberto x Ambiente
Fluxo de energia
desgovernado
 + energia para onde tem - energia
O sistema passa desprender-se
 da hierarquia e passa a se sustentar o
 fluxo de energia
Conversão de energia em razão de
variáveis (temperatura, pressão, massa,
volume) dado transformações física,
química e biológica.Termodinâmica
Combustíveis
 metabolizados
Calor
CO2
Quando as plantas utilizarem a energia do
sol no processo fotossintético, os animais e
os seres humanos usam as plantas para o
alimento. Dividem as moléculas maiores e
complexas produzidas pelas plantas para
utilizá-las como fontes de energia. Isto
mantem o fluxo da energia na biosfera.
Feedback inesperado
 Emergência adaptativa com vários feedbacks em
sistemas adaptativos e evolutivos está diretamente
relacionada com extinções em massa,
acontecimentos dramáticos ou catastróficos
ocorridos no meio ambiente, podem eventualmente
melhorar a evolução e acelerar a adaptação, visto
que o sistema adaptativo é complexo 
Nessa sequência chamada de cadeia
alimentar, ocorre a transferência de matéria
e de energia para os seres vivos, como diz a
Primeira Lei Física da Termodinâmica, a
energia pode ser ganha ou perdida,
transferindo-se de um sistema para outro,
mas não pode ser criada nem destruída
Catabolismo e anabolismo
A energia passa a apresentar mudanças de
fase, o equilíbrio termodinâmico é o ponto de
máxima entropia, com máxima desordem,
Esse processo de transformação e de
aproveitamento energético persiste até à
morte, quando então é impossível a
manutenção de uma maior ordem do
sistema em relação ao ambiente com menor
energia e permite estabelecer e definir
tendências bastante coerentes de
comportamento de sistemas vivos. 
@lccassimiro
O crescimento das folhas de um repolho
se dá pela direção da folha primordial,
assim, a variável direção determina sua
organização e o padrão geométrico final
Complexo 
Dinâmico
São previsíveis a curto prazo
Teoria do Caos
Oposto ao sistema estocástico
Sistema caótico
 É o comportamento de certos sistemas
 em movimento torna seu
comportamento futuro imprevisível.
É um sistema não linear 
Edward Lorenz (1917-2008)percebeu
que o clima era um sistema caótico no
momento em que fazia os experimentos
para descobrir os movimentos
realizados pelas massas de ar.
 Qualquer mudança infinitesimal
 em uma das variáveis
 iniciais leva a comportamentos
radicalmente diferentes.
Alguns sistemas formam fractais,
 figuras da geometria com
características que não se
assemelham ao desenho clássico;
podem ser encontradas em na natureza como
um objeto em que suas partes separadas
repetem os traços do todo completo. Todo fractal é um
sistema caótico, 
mas, nem todo sistema
caótico é um fractal
Em geral, sistemas caóticos
têm mais estabilidade que
sistemas regulares.
Considerando um mapa logístico da forma:
 Xn+1 = µ Xn (1-Xn)
 Diferentes comportamentos da função 
fazem com que ela alcance o caos.
 Os sistemas caóticos podem ser integrados
no entendimento do universo, Isaac Newton
percebeu que o movimento dos astros não
se encaixava com o modelo harmônico da
mecânica clássica. Newton concluiu que
mesmo quando dois corpos alinhavam-se
pela mesma força gravitacional o resultado
entre eles era imprevisível.
"O mundo tende ao caos"
@lccassimiro
O espaço é um componente da
existência material e o tempo, a
sequência das transformações da
matéria. 
Tempo, espaço, 
energia e matéria
Sistema complexo
Fênomenos emergentes
Feedbacks
Considerando processos
físicos altamente possíveis,
alguns em pratica se tonam
impossíveis devido a
minimidade da
probabilidade o tornando
não visível.
Em razão a segunda lei da
termodinâmica onde todo
sistema possui uma função de
estado extensiva durante um
processo de ganho de
energia/matéria a entropia do
sistema permanece constante,
contudo, os processos de perda
de energia ou de matéria fazem a
entropia do universo aumenta.
Fluxo de energia
desgovernado
 + energia para onde tem - energia
Sistema caótico
A partir de 1915, com a teoria da relatividade geral de Einstein, o tempo-
espaço passou a ser considerado uma unidade cósmica. Com isso, mudou
a geometria do universo, que de tridimensional passou a
quadridimensional com a unidade espaço-tempo. Assim, o tempo e o
espaço deixam de ser separados e independentes para formarem um
objeto quadridimensional chamado espaço-tempo 
 O Big-Bang pode, por exemplo,
explicar um início não definido 
 para a dimensão do espaço e a
contagem do tempo e um fim
para a possível contração da
matéria num único hipernúcleo,
colapsando o espaço e o tempo.
 Logo a reversão do processo existe
Caso o processo se
tornasse visível, teria-se
uma singularidade
devido a entropia do
sistema
Tendo em vista a entropia do
sistema, o fim se estabelece
como estado de maior
desordem energética, o
retorno é de mínima
probabilidade
A expansão do universo
coloca à reflexão 
o ponto limite da própria
expansão e os pontos de
retorno. 
Logo a matéria trata-se de
tudo aquilo que ocupa lugar
no espaço e apresenta peso
(produto da massa pela
gravidade).
Tende a auxiliar o fluxo de
energia em vista de
processos físicos e químicos
de transformação
@lccassimiro
Diferentes mecanismos de transporte são
necessários para o acumulo de nutrientes na
célula e bem como para se livrar de
substâncias toxicas. Pequenasmoléculas
apolares podem atravessar a membrana
celular por difusão simples. Segundo a
primeira lei de Fick, a difusão é diretamente
proporcional à área da membrana biológica ,
ao gradiente de concentração da
membrana e ao coeficiente de difusão.
A energia que dirige o transporte passivo é o aumento
da entropia, ou seja, a célula não precisa usar energia
química da molécula de ATP para que esse transporte
seja realizado, esse deslocamento é espontâneo. 
Ji = D . Fm
Lei de Fick
Os processos físicos
de difusão podem ser
vistos como 
processos físicos ou
termodinâmicos
irreversíveis.
Não necessariamente ocorre de um
meio mais concentrado para um
meio menos concentrado, 
e sim devido a uma diferença no
potencial químico da solução.
Primeira lei de Fick que
descreve diversos casos de difusão
de matéria ou energia em um meio
no qual inicialmente não existe
equilíbrio químico ou térmico.
Na difusão em regime estacionário,
assume-se um caso em que o fluxo
difusional não varia com o tempo,
ou seja, a massa do componente
em difusão que entra numa
região a ser analisada, é a mesma
que sai, não existindo acúmulo.
o fluxo difusional (Ji)
coeficiente de difusibilidade
do meio(D)
a distância em que ocorre o
fluxo (x)
a força motriz do fluxo (FM)
O deslocamento de energia
provoca um aumento da
entropia do sistema, então se
pode dizer que a energia que
dirige o transporte passivo é
o aumento da entropia
No transporte passivo celular o trabalho
a ser realizado é o deslocamento dos íons
ou moléculas através da membrana
biológica, sempre a favor do gradiente de
concentração; a movimentação
randômica de íons e moléculas obedece
à primeira lei de Fick .
transporte molecular
 e células
Moléculas se movem em uma
linha reta e, quando mudam a sua
direção, várias dessas moléculas
acabam saltando e se colidindo
com as outras. Esse movimento
desordenado e aleatório das
moléculas é chamado, geralmente,
de Difusão Molecular x
@lccassimiro
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imagens disponíveis em
 
https://image.slidesharecdn.com/bf2-
transportestransmembrana2-150414124310-
conversion-gate01/95/transportes-
transmembrana-2-9-638.jpg?cb=1429033477
VIEIRA, E. F. O tempo-espaço: ficção, teoria e
sociedade. Cadernos EBAPE.BR, v. 1, n. 1, p. 01–07,
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vídeos disponíveis em
https://www.youtube.com/watch?v=LP-QLLdlF80
https://youtu.be/Cmm4YsIrgO4
https://youtu.be/IoWEL1xFstk
https://youtu.be/_wmpfb0V068
https://youtu.be/fxdohwMAwOg
COMPUS VIRTUAL, UFLA. REO1 Texto base da
disciplina Ensino de Biofísica -GBI180
Mofdelagem
Laura Caetano Cassimiro
Metodologia
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