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    Isa Isa Document Transcript

    • La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/( HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Kelvin" o "Kelvin" K·m). También se lo expresa en J/( HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_%28unidad_de_tiempo%29" o "Segundo (unidad de tiempo)" s·°C·m)<br />La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Para un material isótropo la conductividad térmica es un escalar k definido como:<br />donde:<br />, es el flujo de calor (por unidad de tiempo y unidad de área).<br />, es el gradiente de temperatura.<br />Mecanismos externos de pérdida de calor<br />En estas se incluyen radiación, conducción, convección y evaporación.<br />Radiación<br />Artículo principal: Radiación<br />Como todo cuerpo con temperatura mayor que 26,5 °C, los seres vivos también irradian calor al ambiente por medio de ondas electromagnéticas. Es el proceso en que más se pierde calor: el 60%. La radiación es la propagación de energía a través del espacio vacío, sin requerir presencia de materia. De esta manera, el Sol —que está mucho más caliente que los planetas y el espacio de alrededor— trasmite su energía en el vacío.<br />Conducción<br />Artículo principal: Conducción de calor<br />La conducción es la transferencia de calor por contacto con el aire, la ropa, el agua, u otros objetos (una silla, por ejemplo). Si la temperatura del medio circundante es inferior a la del cuerpo, la transferencia ocurre del cuerpo al ambiente (pérdida), sino, la transferencia se invierte (ganancia). En este proceso se pierde el 3% del calor, si el medio circundante es aire a temperatura normal. Si el medio circundante es agua, la transferencia aumenta considerablemente porque el coeficiente de transmisión térmica del agua es mayor que el del aire.<br />Es el flujo de calor por gradiente. El fundamento físico es la transferencia de energía calorífica entre moléculas.<br />Convección<br />Artículo principal: Convección<br />Este proceso, que ocurre en todo fluido, hace que el aire caliente ascienda y sea reemplazado por aire más frío. Así se pierde el 12% del calor. La tela (ropa) disminuye la pérdida. Si existe una corriente de aire (viento o ventilador mecánico) se produce una convección forzada y la transferencia es mayor. Si no hay aire más fresco para hacer el reemplazo el proceso se detiene. Esto sucede, por ejemplo, en una habitación pequeña con muchas personas.<br />Evaporación<br />Artículo principal: Evaporación (física)<br />Mediante la evaporación del sudor se pierde el 22% del calor corporal, debido a que el agua tiene un elevado calor específico, y para evaporarse necesita absorber calor, y lo toma del cuerpo, el cual se enfría. Una corriente de aire que reemplace el aire húmedo por el aire seco, aumenta la evaporación.<br />Para que se evapore 1 g de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0,58  HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Kcal" o "Kcal" kcal las cuales se obtienen del tejido cutáneo, con lo que la piel se enfría y consecuentemente el organismo.<br />La evaporación de agua en el organismo se produce por los siguientes mecanismos:<br />Evaporación insensible o perspiración: se realiza en todo momento y a través de los poros de la piel, siempre que la humedad del aire sea inferior al 100%. También se pierde agua a través de las vías respiratorias.<br />Evaporación superficial: formación del sudor por parte de las glándulas sudoríparas, que están distribuidas por todo el cuerpo, pero especialmente en la frente, palmas de manos, pies, axilas y pubis.<br />[editar] Mecanismos internos de pérdida de calor<br />Son controlados por el organismo.<br />Sudoración<br />Cuando el cuerpo se calienta de manera excesiva, se envía información al área preóptica, ubicada en el cerebro, por delante del hipotálamo. Éste desencadena la producción de sudor. El humano puede perder hasta 1,5 L de sudor por hora.<br />Transpiración insensible<br />Cada persona, en promedio, pierde 800  HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Mililitros" o "Mililitros" mL de agua diariamente. Ésta proviene de las células e impregna la ropa, que adquiere el olor característico.<br />Vasodilatación<br />Cuando la temperatura corporal aumenta, los vasos periféricos se dilatan y la sangre fluye en mayor cantidad cerca de la piel para enfriarse. Por eso, después de un ejercicio la piel se enrojece, ya que está más irrigada.<br />[editar] Mecanismos de ganancia de calor<br />Al igual de la pérdida de calor, éstos pueden ser externos e internos.<br />[editar] Mecanismos externos de ganancia de calor<br />Se incluyen la radiación directa del Sol y la irradiación de la atmósfera.<br />Radiación directa del sol<br />La superficie del cuerpo absorbe una gran cantidad de calor como radiación infrarroja. Se ha calculado que el cuerpo humano obtiene un 92%.[ HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Verificabilidad" o "Wikipedia:Verificabilidad" cita requerida]<br />Irradiación desde la atmósfera<br />La atmósfera actúa como una pantalla amplificadora frente a las radiaciones provenientes del Sol, y hace incidir las radiaciones infrarrojas directamente sobre el cuerpo.<br />[editar] Mecanismos internos de ganancia de calor<br />Vasoconstricción<br />Artículo principal: Vasoconstricción<br />En el hipotálamo posterior existe el centro nervioso simpático encargado de enviar señales que causa una disminución del diámetro de los vasos sanguíneos cutáneos; ésta es la razón por la cual la gente palidece con el frío.<br />Piloerección<br />La estimulación del sistema nervioso simpático provoca la contracción de los músculos erectores, ubicados en la base de los foliculos pilosos, lo que ocasiona que se levanten. Esto cierra los poros y evita la pérdida de calor. También crea una capa densa de aire pegada al cuerpo, evitando perder calor por convección.<br />Termogénesis química<br />En el organismo, la estimulación del sistema nervioso simpático puede incrementar la producción de adrenalina y noradrenalina, ocasionando un aumento de metabolismo celular y, por ende, del calor producido, pues el consumo de oxígeno dentro de las células es un proceso exotérmico. El metabolismo (controlado por la glándula tiroides) es quien regula en la mayor parte de los caso la temperatura corporal.<br />Otro mecanismo de termogénesis química, pero a largo plazo, lo es la hormona tiroxina. Este incremento no es inmediato ya que necesita de varias semanas para que la glándula tiroides se hipertrofie y alcance un nuevo nivel de secreción de tiroxina.<br />Espasmos musculares<br />Artículo principal: Espasmo muscular<br />En el hipotálamo se encuentra el «termostato» del organismo; son estructuras nerviosas, encargadas de controlar y regular la temperatura corporal. En el posterior se produce la tiritación (tiritones).<br />[editar] Fiebre<br />Artículo principal: Fiebre<br />Los animales homeotermos han desarrollado mecanismos fisiológicos que les permiten tener una temperatura corporal constante. Sin embargo, el equilibrio calórico de un organismo se puede perder con gran facilidad y ocasionar alteraciones como la fiebre<br />La fiebre es una alteración del «termostato» corporal, ubicado en el hipotálamo, que conduce a un aumento de la temperatura corporal sobre el valor normal.<br />Estos pueden ser causados por:<br />enfermedades infecciosas bacterianas<br />lesiones cerebrales<br />golpes de calor.<br />[editar] Enfermedades infecciosas bacterianas<br />Es el caso de las bacterias que generan toxinas, que afectan al hipotálamo, aumentando el termo estado. Esto afecta a los mecanismos de ganancia de calor, los cuales se activan. Los compuestos químicos que generan aumento de temperatura son los pirógenos.<br />[editar] Lesiones cerebrales<br />Al practicar cirugías cerebrales se puede causar daño involuntariamente en el hipotálamo, el cual controla la temperatura corporal. En ocasiones el hipotálamo durante la gestación puede no desarrollarse completamente lo cual contribuye a una pérdida total o parcial de la sensibilidad a los cambios de temperatura en la piel, estos casos suelen darse en 1 de cada 16 000 personas y puede ser de manera moderada a notoria.<br />Esta alteración ocurre también por tumores que crecen en el cerebro, específicamente en el hipotálamo, de manera que el termostato corporal se daña, desencadenando estados febriles graves. Cualquier lesión a esta importante estructura puede alterar el control de la temperatura corporal ocasionando fiebre permanente.<br />[editar] Golpes de calor<br />El límite de calor que puede tolerar el ser humano está relacionado con la humedad ambiental. Así, si el ambiente es seco y con viento, se pueden generar corrientes de convección que enfrían el cuerpo.<br />Por el contrario, si la humedad ambiental es alta, no se producen corrientes de convección y la sudoración disminuye, el cuerpo comienza a absorber calor y se genera un estado de hipertermia. Esta situación se agudiza más aún si el cuerpo está sumergido en agua caliente.<br />En el humano se produce una aclimatación a las temperaturas altas, así nuestra temperatura corporal puede llegar a igualar la del ambiente sin peligro de muerte. Los cambios físicos que conducen a esta aclimatación son: el aumento de la sudoración, el incremento del volumen plasmático y la disminución de la pérdida de sal a través del sudor.<br />[editar] Reacciones en el ser humano a las diferentes temperaturas corporales<br />Calor<br />36 °C: temperatura normal del cuerpo, que puede oscilar entre 36,1 a 37,8 °C<br />38 °C: se produce un ligero sudor con sensación desagradable y un mareo leve.<br />39 °C (pirexia): existe abundante sudor acompañado de rubor, con taquicardias y disnea. Puede surgir agotamiento. Los epilépticos y los niños pueden sufrir convulsiones llegados a este punto.<br />40 °C: mareos, vértigos, deshidratación, debilidad, náuseas, vómitos, cefalea y sudor profundo.<br />41 °C (urgencia médica): todo lo anterior más acentuado, también puede existir confusión, alucinaciones, delirios y somnolencia.<br />42 °C: además de lo anterior, el sujeto puede tener palidez o rubor. Puede llegar al coma, con hiper o hipotensión y una gran taquicardia.<br />43 °C: normalmente aquí se sucede la muerte o deja como secuelas diversos daños cerebrales, se acompaña de continuas convulsiones y shock. Puede existir el paro cardiorrespiratorio.<br />44 °C: la muerte es casi segura; no obstante, existen personas que han llegado a soportar 46 °C.<br />47 °C o superior: no se tienen datos de personas que hayan experimentado esta temperatura.<br />Frío<br />35 °C: se llama hipotermia cuando es inferior a 35 °C. Hay temblor intenso, entumecimiento y coloración azulada/gris de la piel.<br />34 °C: temblor grave, pérdida de capacidad de movimiento en los dedos, cianosis y confusión. Puede haber cambios en el comportamiento.<br />33 °C: confusión moderada, adormecimiento, arreflexia, progresiva pérdida de temblor, bradicardia, disnea. El sujeto no reacciona a ciertos estímulos.<br />32 °C (emergencia médica): alucinaciones, delirio, gran confusión, muy adormilado pudiendo llegar incluso al coma. El temblor desaparece, el sujeto incluso puede creer que su temperatura es normal. Hay arreflexia, o los reflejos son muy débiles.<br />31 °C: existe coma, es muy raro que esté consciente. Ausencia de reflejos, bradicardia grave. Hay posibilidad de que surjan graves problemas de corazón.<br />28 °C: alteraciones graves de corazón, pueden acompañarse de apnea e incluso de aparentar estar muerto.<br />26-24 °C o inferior: aquí la muerte normalmente ocurre por alteraciones cardiorrespiratorias, no obstante, algunos pacientes han sobrevivido a bajas temperaturas aparentando estar muertos a temperaturas inferiores a 14 °C.<br />Este proceso de pérdida de calor es normal en algunas personas a tal punto de parecer muertas, la piel fría, cuerpo frío, y piel pálida es normal y es conocido como fríos invernales; las mismas características pero con la piel más morena es conocido como fríos de verano.<br />Funciones de las membranas <br />La membrana celular funciona como una barrera semipermeable, permitiendo el paso de pocas moléculas y manteniendo la mayor parte de los productos producidos dentro de ella.  Protección Ayudar a la compartimentalización subcelular Regular el transporte desde y hacia la célula y de los dominios subcelulares Servir de receptores que reconocen señales de determinadas moléculas y transducir la señal al citoplasma. Permitir el reconocimiento celular. Proveer sitios de anclaje para los filamentos del citoesqueleto o los componentes de la matriz extracelular  lo que permite, entre otras, el mantenimiento de la forma celular Servir de sitio estable para la catálisis enzimática. Proveer de "puertas" que permitan el pasaje  través de las membranas de diferentes células (gap junctions) Regular la fusión de la membrana con otra membrana por medio de uniones (junctions) especializadas Permitir direccionar la motilidad celular<br />La permeabilidad de las membranas es la facilidad de las moléculas para atravesarla. Esto depende principalmente de la carga eléctrica y, en menor medida, de la masa molar de la molécula. Moléculas pequeñas o con carga eléctrica neutra pasan la membrana más fácilmente que elementos cargados eléctricamente y moléculas grandes. Además, la membrana es selectiva, lo que significa que permite la entrada de unas moléculas y restringe la de otras. La permeabilidad depende de los siguientes factores:<br />Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.<br />Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.<br />Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.<br />También depende de las proteínas de membrana de tipo:<br />Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.<br />Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan al otro lado donde la liberan.<br />