Clase 02 Biotermologia

Esta es una vista previa del archivo. Inicie sesión para ver el archivo original

Biotermologia
Dr. Alexandre Barros
Biotermologia
– Introducion
El calor no es la misma que la temperatura
Calor = Energía térmica en tránsito
Esta energía térmica puede ser sentido por la temperatura
La temperatura es una medida de la cantidad de energía que el cuerpo tiene!
Biotermologia
– Introducion
De todas las partes de la biofisica, talvez sea la biotermologia la mas aplicada en sus terapias em el cotidiano. 
- Concepto
Biotermologia es la parte de la biofísica que estudia la temperatura y sus propriedades relacionadas con los seres vivos.
Termoregulación
El mantenimiento de la temperatura central del cuerpo con una variación de tan sólo ± 0,6 ° C se realiza por mecanismos homeostáticos eficientes para mantener las reacciones químicas orgánicas dentro de un patrón consistente con normalidad. 
Incluso si la temperatura ambiente exterior varía de 13° C a 70 ° C, la temperatura del cuerpo se mantiene sustancialmente constante.
Diferente de la temperatura central, la temperatura de la piel variará en función de la temperatura ambiente.
La temperatura central media de un ser humano, cuando se mide en la boca está en el intervalo de 36°C y 37,4°C, pero puede variar en la práctica de ejercicio físico intenso o cuando se expone a condiciones ambientales severas.
Temperatura normal:
Temperatura axilar: 35.5°C a 37,3, con un promedio de 36 a 36,5ºC
Temperatura Oral: 36 a 37,4°C
La temperatura rectal: 36 a 37,8°C, es decir, 0,5°C más alta que la axilar.
Calor y Temperatura
Temperatura: es la medida de la cantidad de energia.
Llamamos de temperatura la cantidade de vibracion de las moléculas de un cuerpo. Todas las moléculas se encuentram en vibracion si la temperatura estuvir superior a 
- 273º C ou 0 kelvin.
 
 t1>t2 
Termoregulación
La termorregulación o regulación de la temperatura es la capacidad que tiene un organismo biológico para modificar su temperatura dentro de ciertos límites, incluso cuando la temperatura circundante es bastante diferente del rango de temperaturas-objetivo. El término se utiliza para describir los procesos que mantienen el equilibrio entre ganancia y pérdida de calor.
Termorregulación en el ser humano
El ser humano es un organismo homeotermo y endotermo, lo cual implica que, a pesar de grandes variaciones en la temperatura ambiental, la producción de calor interna equilibra la pérdida de calor dando como resultado una temperatura corporal estable. Este equilibrio se conoce como balance calórico o flujo calórico. Su control es efectuado eficazmente a través de la modulación del comportamiento (como, por ejemplo, cambio de ropa) y de mecanismos fisiológicos (como, por ejemplo, sudoración, tiritación).
La temperatura considerada regular de organismo humano varía dependiendo de su sexo, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren. Tradicionalmente la Medicina considera que la temperatura corporal normal -tomada oralmente- oscila entre 36,5 y 37,5 °C en el adulto saludable; el valor promedio viene a ser 37 °C. Tres estudios diferentes recientes sugieren que la temperatura promedio en adultos saludables es de 36,7 °C.
Termorregulación en el ser humano
El modelo termorregulador humano más simple divide al cuerpo en dos compartimentos: la zona central o núcleo que produce calor y la zona superficial o periférica que regula la pérdida de calor. En condiciones de reposo, la producción de calor depende especialmente de la actividad metabólica de los órganos internos como el cerebro y los órganos de las cavidades abdominal y torácica como, por ejemplo, el hígado, los intestinos, el riñón y el corazón. 
La sangre, impulsada y distribuida por el sistema cardiovascular, es el principal medio que transporta el calor del núcleo a la región cutánea. La temperatura del núcleo, especialmente la del cerebro, está regulada cerca de los 37o C, y la superficial es más bien poiquilotérmica y, por lo tanto, depende principalmente de la temperatura ambiental
Para ayudar a mantener la temperatura constante, partes del cuerpo son esenciales, porque actúan como materiales aislantes.
     Los principales sistemas de aislamiento del cuerpo son:
la piel
los tejidos subcutáneos
el tejido subcutáneo de grasa
Al fin de tener un control efectivo de la temperatura corporal es necesario tener un equilibrio dinámico entre la cantidad de calor producido y la cantidad perdida(Normalidad). Y esto se hace a través de diversos mecanismos.
Producción de Calor
     La producción de calor es uno de los principales resultados del metabolismo. Y los factores que determinan la tasa de producción de calor son:
La línea de base del metabolismo celular.
Aumento del metabolismo por la actividad muscular.
Aumento del metabolismo debido a la mayor actividad química en las células.
Aumento del metabolismo determinado por el efecto de la tiroxina sobre el metabolismo celular.
Aumento de la estimulación simpática de las células (acción de la adrenalina o noradrenalina).
Los órganos internos (hígado, cerebro, corazón y músculos esqueléticos) son los principales responsables de la producción de calor. Este calor se transfiere a la piel en el que se pierde en el ambiente.
En situaciones en las que la temperatura del cuerpo es demasiado baja, el cuerpo va a actuar con los mecanismos de generación de calor:
Mecanismos Termogênicos
Son mecanismos criados por el cuerpo que generam calor o evitam la perdida del mismo.
1. Físicos
a) Escalofrios: aumento de las contraciones espasmódicas de los músculos esqueléticos.
2. Químicos:
a) Aumento del metabolismo
b) Quema de gordura
3. Evita la perdida
a) Eriçamiento de los pellos
b) Vasoconstricion
Mecanismos Termogênicos Alternativos
a) Aquecedores
b) Banos calientes
c) Ropas de frio
d) Bebidas calientes
 La pérdida de calor
En muchos casos, el cuerpo será capaz de eliminar el calor para mantener su homeotermia. La cantidad de pérdida de calor será dependiente de la velocidad con que el calor se transfiere desde las partes interiores del cuerpo a la piel; y la velocidad con que este calor se transfiere de la piel para el medio ambiente
 La transferencia de calor desde el centro del cuerpo a la piel se hace a través del flujo de sangre, y el intercambio de calor se encuentra principalmente en las manos, los pies y los oídos.
La conducción de calor por la sangre es controlada por el grado de vasoconstricción en las arteriolas y anastomosis arteriovenosas, bajo el control del sistema nervioso autónomo (simpático).
Los principales mecanismos de pérdida de calor son:
1) Irradiación
La pérdida por irradiación es más importante, alrededor del 40% bajo condiciones normales. Esta pérdida se produce en forma de rayos infrarrojos, una forma de onda electromagnética que todos los objetos (por encima del cero absoluto) emiten. Por lo tanto el cuerpo humano emite y recibe este tipo de onda, y cuando el cuerpo está más caliente que los objetos a su alrededor emite más que lo recibes.
Ex: - Sol
 - Hoguera(Fogueira)
2) Conducción
El intercambio de calor directo con otros objetos a través de la conducción es responsable de una parte muy pequeña de la cantidad de pérdida de calor (3%). 
3) Convección
La eliminación de calor por flujo de aire (convección) es un paso después de la conducción. Se realiza debido al hecho de que el aire caliente tiene una tendencia a elevar-se. Este fenómeno impide que el aire caliente permanesca en contacto con la piel, que sería perjudicial para el intercambio de calor.
El uso de ropa normal reduce la pérdida de calor por convección por la mitad, ya que reduce el flujo de aire. Sin embargo, si la ropa está húmeda, su capacidad de mantenimiento térmico está prácticamente perdió todo, porque el agua es un buen conductor.
Responsable por 30% de la perdida de calor
en el cuerpo
Resfriamento por el Viento
La velocidad del aire inmediatamente adyacente a la piel es mayor de lo normal, esto causa pérdidas por aumento de convección.
4) Evaporación
 Cuando el agua se evapora de la superficie del cuerpo hay una pérdida de 0,58 calorías por gramo de agua. Este fenómeno se produce en la piel y los pulmones, incluso cuando la persona no está sudoroso. Pero esta evaporación insensible no puede ser controlada a efectos de la termorregulación. La pérdida de sudor puede ser controlado mediante el control de la sudoración.
 El principal mecanismo de evaporación del organismo es el Sudor y corresponde a 20% de la perdida de calor.
     Cuando la temperatura del cuerpo es mayor que las del ambiente, las pérdidas van ocurrir principalmente por irradiación y la conducción, pero cuando la temperatura del medio es mayor que el de la piel, estos procesos hacen que el cuerpo gane calor, y la evaporacion es la única manera del cuerpo pierder calor.
Mecanismos de Perdida del Calor para la superfície cutânea
Mecanismos Termolíticos
Son mecanismos criados para aumentar la perdida de calor del cuerpo humano
1. Aumento del flujo sangüíneo periférico(conducción)
2. Vasodilatacion(conducción)
3. Aumento de la Freq. Respiratória(evaporación)
4. Evapotranspiração
 Sudorese --> Umidade Relativa do Ar
5. Aumento de la Irradiacion
6. Miccion y Defecacion
Obs: Convección no esta aca porque no es un mecanismo que aumenta la perdida.
Mecanismos Termolíticos Alternativos
1. Banos Frios
2. Bano de álcool
3. Resfriamiento da temp. ambiente
4. Bebidas geladas
5. Ropas leves
El cuerpo humano no puede manejar grandes variaciones en su temperatura interna. A 42°C, sólo 5° por encima de lo normal, las proteínas comienzan a cocinar y todo el cuerpo entra en colapso. 
Pero el frío hace que el metabolismo disminuya, pero no es tan fatal como calor. El termómetro tiene que bajar a 20 ° C a ocurrir un paro cardíaco irreversible. Pero mucho antes de que estos límites extremos, el cuerpo comienza a reaccionar.
Papel del Hipotálamo em la regulación de la Temperatura
Los mecanismos de retroalimentación que regulan la temperatura corporal mediante la operación del centro termorregulador en el hipotálamo, con ayuda de sensores de temperatura que determinan si la temperatura corporal esta demasiado caliente o fría. Los impulsos procedentes de esta zona se transmiten por las vías autonómicas a la médula y por lo tanto a la vía simpática a la piel de todo el cuerpo.
El hipotálamo anterior contiene un gran número de neuronas sensibles al calor y al frío para el control de la temperatura corporal. Se observa un aumento en la frecuencia de su descarga cuando la temperatura se eleva (neuronas sensibles al calor) o descende(neuronas sensibles al frío).
Otra forma de se activar la sudoresis es por la adrenalina o noradrenalina circulante en la sangre. Estas hormonas son importantes porque cuando se practica actividades físicas la médula suprarrenal les libera en el torrente sanguíneo.
Papel de la Glândula Sudorípara
La glándula del sudor tiene una parte interior en espiral que segreta el sudor y otra llamada ductal que se dirige hacia fuera a través de la dermis y epidermis. Su secreción es estimulada por las fibras nerviosas simpáticas colinérgicas del sistema nervioso autónomo. La cantidad de secreción liberada es dependiente de la intensidad del estímulo que llega a las glándulas sudoríparas.
     La cantidad de sudor también depende del grado de adaptación de la persona con el medio ambiente. De acuerdo con la literatura, en ambientes calurosos una persona bien adaptada puede llegar a transpirar aproximadamente 3 litros por hora, mientras que una persona no adaptada no haya más de 1 litro.
- El Punto Fijo
     El ser humano tiene un punto fijo de temperatura alrededor de 37,1 ° C. Pequeños cambios de temperatura para más o para menos estimulan rápidamente los mecanismos homeostáticos que traen la temperatura de vuelta al punto de ajuste.
    En entornos extremadamente fríos o calientes, sin embargo, el control de la conducta de la temperatura corporal es el más eficiente. Este mecanismo consiste en la emisión de estímulos malestar por el cerebro, ya sea por el frío o el calor. Así la persona, como los animales, tiende a buscar un ambiente más adecuado, o buscar protegerse de otra manera.
Termorregulación
La termorregulación es la capacidad de un organismo utilizar de varios mecanismos para asegurar que su temperatura corporal permanesca en el rango apropiado para la especie.
Las especies se pueden clasificar de acuerdo con su capacidad o incapacidad termorregular en:
Homeothermicas: incluye animales que regulan su propia temperatura manteniéndola generalmente dentro de un estrecho rango necesario para la vida. Un ejemplo es el hombre.
Heterotérmicas: Incluye las llamadas de los animales "de sangre fría" (reptiles, por ejemplo) que no tienen la capacidad de regular su propia temperatura y se utilizan para termorregular ambiental. Estos animales tienen una gama más amplia de la temperatura corporal.
Consideraciones generales sobre los animales Homeotermicos
• Algunas condiciones ambientales son capaces de causar cambios en la temperatura corporal de los animales (incluyendo el hombre). Factores tales como la hora del día, el género, la edad, la comida y muchos otros pueden causar variaciones en la temperatura individual.
• Es muy común ver a diferentes gradientes de temperatura en el cuerpo del animal. La temperatura del hígado, por ejemplo, varía en cierta medida de la temperatura que se encuentra en las partes externas del cuerpo. Un buen lugar para que pueda medir la temperatura es el recto de una persona. La temperatura rectal se presenta como una buena opción por demonstrar un valor medio real indicativo de la temperatura del organismo.
Cambios Malignos en la Temperatura
Hipotermia - Reducción drástica de la temperatura corporal en los animales de sangre caliente que no hibernan. Esta situación se presenta cuando hay el desgaste total de mecanismos para luchar contra la pérdida de calor que tiene un cuerpo.
La fiebre e hipertermia - Aumento de la temperatura corporal en ambas situaciones. La diferencia básica es que la la fiebre es un mecanismo de hipertermia fisiológico, donde a través de sustancias pirógenas del cuerpo alcanza una temperatura más alta de lo normal. Después de la expulsión del agente causante de la fiebre, la temperatura tiende a volver a la normalidad.
Escala de Temperatura:
En cada país o continente, es mucho comum se observar unidades de grandezas fisicas diferentes. Con la temperatura, eso no es diferente. Basicamente existem tres unidades mundialmente conocidas: el Grado Celsius, el Grado Fahrenheit y el Kelvin. Como en otras grandezas fisicas es possible transformar una unidade en otra. En el caso de la temperatura, la fórmula es para transformacion de una unidade en otra es: 
 C = F – 32 = K - 273
 5 9 5
Ex. 01 – Conociendo que la temperatura media del cuerpo
 humano es de 36 ºC, cual seria esa temperatura em ºF y
K?
Variacion de la Temperatura
La variacion de la taja de vibracion de las moléculas de un cuerpo es nada mas que la variacion de la temperatura.
Esa variacion (Δt = tfinal – tinicial) casi siempre se processa devido a la perdida o al ganar energia de otro corpo. Da-se el nombre de calor a esa energia mensuravel en trânsito.
Calor:
Decimos que un cuerpo pierde calor cuando su temperatura disminuye o gana calor cuando aumenta, respectivamente. Calor es la cantidad de energia que un cuerpo pierde o gana para variar su temperatura. Ese calor, terapeuticamente pode ser fornecido por meio de equipamentos como ultra-sonido, laser, lâmpadas infrarojas, micro-ondas, etc.
Calorimetria: Es la parte de la fisica que estudia el calor, o sea, la energia térmica em transito. 
Luego, no se puede decir que un cuerpo
tiene una determinada cuantidade de calor(por que el calor es la energia en movimiento),sino que un corpo ganó ou perdió una determinada cantidade de calor, lo que el corpo adquiere, al final de este proceso es la temperatura final. La unidad de calor, comumente utilizada es la caloria (cal) y su múltiplo Kcal. Es comum la unidad de calor tambiem ser dada en Joules, una unidade usada para cuantificar trabajo: 1,0 cal = 4,186 J. Eso por que Trabajo pode ser definido como variacion de energia, y como calor es energia en trânsito...
Princípios de la Calorimetria
 Princípio de la Transformacion Inversa: “Si en la transformacion sofrida por un sistema, de un estado (1) para uno estado (2), for necessario fornecer uma cuantidad “Q” de calor (energia térmica), en la transformacion inversa, del estado (2) para o estado (1), será necessário retirar a mesma quantidade de energia Q”.
Princípio de la Troca de Calor: “Cuando dos o mas cuerpos, constituyendo un sistema isolado, trocam entre si apenas calor, la soma de las cantidades de calor cedidas por unos es igual a la suma de las cantidades de calor recebidas por los otros”.
 ΔQcedida = ΔQrecebida
1° Principio de la Termodinâmica: “Si un sistema recibe energia, esta debe ser armazenada por lo sistema, fornecida al ambiente en forma de Trabajo o, como en la mayoria de las veces, ambos devem acontecer”.
Si un sistema recibe 1.000 J, toda esa energia debe ir para algum lugar. 
Imaginem que el sistema realize um Trabajo (aumento del metabolismo) que consuma 600 J, resta saber para donde fueram los otros 400 J. La única opcion es ter sido armazenado pelo sistema. Recuerde que el sistema biológico no puede armazenar energia indefinidamente y que, para devolver esta al medio ambiente, tera que utilizar los recursos de la circulacion, transpiracion, etc. 
Si estos mecanismos fallan, las células poderan sufrer danos serios.
2º Principio de la Termodinâmica: “El calor pasa espontaneamente de los cuerpos de mayor temperatura para los de menor temperatura”. 
Por eso, solo es possible transformar calor en trabalho cuando se dispone de dos fuentes de calor en temperaturas diferentes.
Sabemos que Calorimetria es la parte de la Física que estudia el calor y sus manifestaciones. Como fue visto anteriormente, calor está intimamente ligado con la variacion de la temperatura. La cantidad de calor trocada “Q”, durante la variacion de la temperatura “Δq” de un cuerpo depende de su massa “m”, de la propia variacion de la temperatura Δq y del material que es constituyido, conforme la formula a seguir. La constante “c” abajo es conocida como calor específico y varia de un material para otro, generalmente su unidade es cal.g- 1.ºC-1.
 Q = m.c.Δq
Donde:
“m” es la massa del cuerpo generalmente en gramas
“c” es el calor específico de un cierto material
“Δq ” variacion de la temperatura (tf – ti )
El calor específico “c” es una grandeza física que basicamente describe la cantidade de energia que un gramo de determinado material necesita para variar su temperatura en 1º C.
Cuanto mayor el calor específico, mayor la cantidad de energia que el necesita para variar su temperatura. 
Tabla 01 a seguir muestra algunos índices de calor específico de algunos materiales no biológicos en cal/goC.
Ex. 1 – 100 calorias son irradiadas en 10 g de água, hierro y alumínio respectivamente. Sabiendo que todos eses elementos encontram-se a una temperatura ambiente de 25ºC. Cual la temperatura final de cada uno de esses elementos? Cual de ellos deve calentar mas? Por quê?
Q = m.c.Δq
Tabla 02 – Intensidad de calor específico de algunos materiales no biológicos
Fin