Nombre: Alejandra Cárdenas Rojas

Profesor: Luis Zarate

Curso: Física Médica Seminario

Sección: 5S

Termodinámica IIInstrumentos de medición. La T en un sistema biológico y regulación de la T . Fiebre, hipertermia e hipotermia. Adaptaciones biológicas

TemperaturaLa temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. La temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño

“energía cinética promedio de las moléculas de un cuerpo”

La dilatación:

Los efectos de la energía calorífica se prese ntan como un aumento en la temperatura, un cambio de estado o un incremento en su volumen (dilatación térmica)

Agitación térmica:

El movimiento que tienen las partículas de un cuerpo, este origina la existencia de la energía calorífica, pero cuando el movimiento se incrementa también se incrementa el espacio que existe entre las partículas

Dilatación térmica o dilatación:

Es el aumento de volumen que ocurre en un cuerpo debido al aumento de su temperatura, y por el contrario, se contraen cuando la temperatura disminuye.

Aplicación de la dilatación:

Por la dilatación se ha podido construir el termómetro, aparato que se usa para medir la temperatura y cuyo funcionamiento se basa en la dilatación. En su interior contiene mercurio.

Mercurio:

Es un líquido metálico que se dilata uniformemente, su punto de congelación es de 39°c y su punto de ebullición es de 356.7°C, esto permite que el termómetro hecho con esta sustancia pueda medir temperaturas entre estos dos puntos.

I. Escalas de temperaturaLas escalas térmicas o escalas de temperatura más importantes son la Fahrenheit, la Celsius y la Kelvin. Cada escala considera dos puntos de referencia, uno superior y el otro inferior, y un número de divisiones entre las referencias señaladas.

A. Escala Fahrenheit

B. Escala Celsius

C. Escala kelvin

Creada por Daniel Fahrenheit Fue el primer termómetro de

mercurio. Tiene como referencia

inferior el punto de fusión de una mezcla de sales con hielo (0°F) y como referencia superior el punto de ebullición del agua (212°F). Entre estas referencias existen 190 divisiones

Creada por Andrés Celsius

Es la más utilizada en el mundo

Está basada en el punto de fusión del hielo (0°C) y la superior en el punto de ebullición del agua (100°C). Entre estas referencias existen 100 divisiones.

Creada por Lord Kelvin Se usa en la ciencia Está basada en los

principios de la termodinámica, predice la existencia de una temperatura mínima, en la cual las partículas de un sistema carecen de energía térmica (Cero absoluto 0°K)

II. La temperatura en un sistema biológico y mecanismo que lo regulanEl ser humano es considerado como un sistema termodinámico abierto. La velocidad de las reacciones químicas de nuestros procesos fisiológicos depende de mantener una adecuada temperatura corporal

Esto nos impele destacar que la regulación de la temperatura corporal debe tener mecanismos de control muy finos. Para los animales que los presentan se les dice homeotermos y para los que no los poseen se les llama poiquilotermos.

Esto implica que la cantidad de calor que se produce en nuestro cuerpo (termogénesis) se iguala con la cantidad que se pierde (termólisis). Pero, la homeotermia se establece de manera adecuada y completa solo en las regiones profundas de nuestro cuerpo o núcleo central. El resto de nuestro organismo llamado muchas veces corteza, se comporta poiquilotermicamente.

III. Termorregulación

A. Variaciones de la temperatura corporal:

1. Animales homeotermos y poiquilotermos

a) Animales homeotermos

b) Animales poiquilotermos

Llamados de sangre caliente Mantienen una temperatura corporal

central relativamente constante, regulando así en un estrecho margen de variación

Llamados de sangre fría Tienen una temperatura corporal

central que baja con el frio, aumenta con el calor y la regula en un amplio margen de variación, incluso varios grados centígrados

2. Temperatura central y superficial

a) Temperatura central o profunda:Se origina en el “núcleo central del organismo” constituido por los contenidos de la cabeza, cavidad torácica y abdominal o en otras palabras, en los órganos profundos y de alto metabolismo

La temperatura es notablemente constante.

b) La temperatura superficial:La piel y el tejido celular subcutáneo constituyen la superficie. La T° superficial aumenta y disminuye con la del medio ambiente.

Por lo tanto, la temperatura central es la que es regulada y mantenida dentro de límites bastante estrechos.

3. Temperatura corporal normalEs una suma de la temperatura central y superficial.

La temperatura normal promedio se considera por lo general entre 36.7 y 37°C cuando se mide en la boca, y alrededor de 0.6°C mayor cuando se mide en el recto.

El estudio de la termorregulación obliga a considerar:

Producción de calor (Termogénesis) El transporte del calor desde el núcleo central hacia la superficie Las pérdidas de calor en la superficie corporal (termólisis)

B. Producción de calor (termogénesis)

1. Metabolismo basalEs la cantidad de calor que produce el sujeto por metro cuadrado de superficie corporal y por hora, en reposo físico y mental y en un ambiente de temperatura agradable.

2. Aumento de la actividad muscular: tiritarEn la porción dorsomedial de la parte posterior del hipotálamo, cerca del tercer ventrículo, se encuentra un área llamada centro motor primario para los escalofríos. Este se excita cuando le llegan señales frías desde la piel y médula espinal.

Este centro se activa cuando la temperatura corporal disminuye incluso una fracción de grado por debajo del nivel crítico; a continuación transmite señales productoras de escalofríos que pasan por haces bilaterales hacia el tallo cerebral, se transmiten desde allí hacia las columnas laterales de la médula espinal y llegan hasta las neuronas motoras anteriores.

Estas señales incrementan el tono de los músculos esqueléticos de todo el cuerpo. Cuando el tono se eleva por arriba de cierto nivel crítico, empiezan los escalofríos.

3. CatecolaminasLa estimulación simpática, o de la adrenalina y noradrenalina, incrementan de inmediato el metabolismo celular. Este efecto denominado termogénesis química, se debe a la capacidad de la adrenalina y noradrenalina de desacoplar la fosforilación oxidativa, con lo cual se hace necesaria una mayor oxidación de los alimentos, para obtener los compuestos de fosfato de alta energía, requeridos por la función normal del organismo.

4. Hormonas tiroideasEl enfriamiento del área preóptica del hipotálamo, también aumenta la producción de la hormona neurosecretoria, factor liberador de tirotropina por el hipotálamo, que siguiendo los vasos portales llega hasta la adenohipófisis, estimulando la secreción de tirotropina.

La tirotropina estimula la liberación de tiroxina por la glándula tiroides, que a su vez incrementa el metabolismo celular de todo el cuerpo. El mecanismo tiroideo no ocurre de inmediato, sino que requiere de varias semanas.

C. Mecanismos de transferencia de calor en el organismo

1. ConducciónEs el flujo de calor por gradiente. La conductancia física es de escasa importancia debido a la poca conductancia fisicoterminca de los diferentes tejidos del cuerpo en especial el adiposo (calor especifico 3.21 KJ/K/°C)

2. ConvecciónEl flujo sanguíneo cutáneo representa un mecanismo muy efectivo para impedir o permitir la pérdida de calor por el organismo

Es la transferencia de calor a través de la circulación sanguínea, es sin duda el más importa, ya que la sangre al presentar gran cantidad de agua, se convierte en la sustancia con mayor calor especifico 3.8 KJ/K/°C

En la piel, además de su rica red capilar y plexos venosos de gran capacidad, existen anastomosis arteriovenosas en las superficies palmares de manos y pies. Estas anastomosis tienen gran importancia funcional, dado que a través de ellas se realiza una buena parte de la regulación de la temperatura. Su apertura o cierre según las necesidades del organismo, conlleva ganancia o pérdida de calor.

D. Mecanismo de intercambio de calor por contracorrienteLa temperatura sanguínea no se mantiene constante en todos los vasos sanguíneos.

Con el frío, las venas superficiales se constriñen y el retorno de la sangre al corazón se realiza a través de las venas profundas.

Precisamente la sangre arterial se enfría, a medida que fluye por el brazo hacia los dedos, debido a que cede calor a la sangre fría que fluye en dirección opuesta, hacia el corazón por las venas profundas adyacentes.

Así, la sangre arterial que sale del ventrículo a una temperatura de 37 °C se enfría hasta llegar a unos 16 °C en el recorrido que va desde el corazón hasta la mano.

Intercambio de calor con el medio ambiente y perdidas de calor (termólisis)

Radiación Conducción Convección Evaporación

Es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas

Constituye la forma más importante de pérdida de calor en el cuerpo humano alcanzando un total de 60 %.

Es la transferencia de calor molécula a molécula, en sólidos, líquido o gases.

Dependiente de la conductividad de la sustancia y de las diferencias de temperatura entre los puntos de contacto.

Es un mecanismo poco importante para el organismo, solamente perdemos por esta forma un 3 % del calor corporal

Ocurre cuando el calor de nuestro cuerpo es trasladado o retirado por un fluido que puede ser el aire o el agua.

Se pierde aproximadamente 15% del calor corporal

La evaporación se realiza gracias al sudor y puede ser de dos formas

I. Perspiración II. Sudoración. Constituye en

condiciones normales un 22 % del total de calor que se pierde.

Es un mecanismo por medio del cual se enfría la piel y consecuentemente el organismo.

Este solo puede provocar perdida de calor.

E. Regulación de la temperaturaEl sistema consiste en una serie de receptores superficiales y profundos y en un centro integrador localizado en el hipotálamo, cuya misión es recibir e integrar la información de un punto de referencia codificado en el propio SNC que son los 37° C

1. TermorreceptoresEn el tejido SCT encontramos receptores para el calor y el frío. Los receptores para el frío son más abundantes.

Se desencadenan efectos reflejos inmediatos como escalofríos

Receptores profundos en médula espinal, vísceras abdominales, alrededor de grandes venas y en el área preóptica del hipotálamo Identifican sobre todo frío y no calor

F. INTEGRACIÓN CENTRAL

1. HIPOTÁLAMO ANTERIOR: Núcleos preópticos y anterior, contienen gran número de neuronas sensibles al calor. Son los lugares de partida de las órdenes reguladoras de la termólisis:

- Vasodilatación: Inhibición de los centros simpáticos del hipotálamo posterior que producen vasoconstricción.

- Sudoración: Por impulsos transmitidos por vías neurovegetativas hacia la médula, y de ahí siguiendo las vías simpáticas, a la piel de todo el cuerpo, estimulando las glándulas sudoríparas que tienen inervación colinérgica y también adrenérgica.

- Disminución de la producción de energía: Se inhiben en forma enérgica los mecanismos de producción excesiva de calor como escalofríos y termogénesis química.

2. HIPOTÁLAMO POSTERIOR: Es responsable de las órdenes para la termogénesis:

- Vasoconstricción cutánea: por estimulación de los centros simpáticos hipotalámicos.

- Piloerección: Significa que el pelo se endereza desde su base, por estimulación simpática del músculo del folículo piloso y permite aprisionar una gruesa capa de “aire aislante”.

- Aumento de la producción de calor: Tiritar, excitación simpática y elevación de la tiroxina.

G. Balance térmicoEl organismo produce una determinada cantidad de calor en el proceso catabólico de los principios inmediatos y pierde igualmente una determinada cantidad de calor

A 35ºC los mecanismos de pérdida de calor se vuelven ineficientes y toda pérdida de calor ocurre solamente por evaporación del sudor, que adquiere en este caso una importancia vital

H. Trastornos de la termorregulación

1. FiebreCuando existe una modificación en el nivel de referencia natural que se establece en el hipotálamo. Durante un episodio febril, el sistema regulador térmico funcionan pero, se ha cambiado el punto de referencia. En lugar de 37ºC la regulación se produce en torno a un valor más elevado; por ejemplo del orden de los 38 ºC – 39ºC.

a) Fase de escalofríosEl organismo se comporta como si tuviera frio porque así lo indica el hipotálamo, por eso reacciona contra el frio con escalofríos

b) Fase de estabilidad terminaLa persona llega a producir calor hasta llegar a una homeostasis térmica con el nuevo valor, por ejemplo, llega a tener 39°C de temperatura y el hipotálamo ve cumplidas sus órdenes

c) Fase de crisisSe recupera el valor normal del punto de ajuste, entonces el organismo reacciona tratando de perder el calor acumulado hasta conseguir nuevamente la homeostasis térmica. Por lo tanto el cuerpo suda y se produce vasodilatación.

2. Efectos de la fiebre sobre el organismo

a) HipertermiaAumento de la T° central sin que cambie el punto de referencia

b) Agotamiento por calorCefaleas, nauseas, vómitos, zumbidos, escalofríos y diarreas

c) Sincope por calor.Desviación de grandes volúmenes de sangre a los vasos cutáneos dilatados, disminuye el Retorno Venoso y cae la Presión Arterial, entonces se produce Isquemia cerebral y pérdida de conocimiento transitoria

d) Golpe de calor o shock térmicoHay taquicardia severa, paciente inconsciente con reflejos muy disminuidos o abolidos, delirio, convulsiones, Shock térmico

e) Hipotermia extremaPuede llegar a límites mortales por debajo de los 20ºC, provocando insuficiencia circulatoria y anoxia.