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   NO ME SALEN
   (APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   CALOR Y TERMODINÁMICA

 

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27) a) El consumo de energía por unidad de tiempo de los animales -incluidos los seres humanos- en reposo pero despiertos, se denomina tasa metabólica basal. Suele expresarse por unidad de peso corporal y es aproximadamente 1,2 W/kg para un hombre de 20 años y 1,1 W/kg para una mujer de la misma edad. ¿Cuál es la tasa metabólica basal, expresada en kcal/día para un hombre de 70 kg. de peso y para una mujer de 60 kg, ambos de 20 años?
[b), c) y d) continúan más abajo].
 

Masculino, 20 años, un metro setenta de estatura, NN, sospechoso de consumir energía, peso aproximado 70 kilogramos, tasa metabólica (TM) igual a tasa metabólica basal masculina por masa corporal,

TMM70 = 1,2 (W/kg) . 70 kg = ...

Femenino, 20 años, un metro sesenta de estatura, NN, sospechosa de consumir energía, peso aproximado 60 kilogramos, tasa metabólica igual a tasa metabólica basal femenina por masa corporal,

TMF60 = 1,1 (W/kg) . 60 kg = ...

   

          TMM70 = 84 W;     TMF60 = 66 W
   
b) Cuando una persona desarrolla una actividad, la tasa metabólica aumenta. Parte de ese aumento se necesita para proporcionar el trabajo realizado por la persona. El resto se debe a las demandas internas del cuerpo para desarrollar esta actividad. La mujer del ítem a), haciendo gimnasia durante 2 horas, entrega un trabajo mecánico de 200 kJ y transfiere al medio exterior 700 kcal. en forma de calor. ¿A qué velocidad perdió energía interna (tasa metabólica para la actividad desarrollada)?
    

Unifiquemos las unidades para poder operar entre ellas: 200 kJ son 48 kcal. Y 700 kcal equivalen a 2.931 kJ. Ahora aplicamos el primer principio de la termodinámica:

ΔUL = – 2.930 kJ – 200 kJ = – 3.130 kJ

ΔUL = – 700 kcal – 48 kcal = – 748 kcal

ΔUL es la variación de energía interna laburando. Como toda esa energía se perdió en el término de dos horas, al dividir por ese intervalo de tiempo aparece la velocidad (o tasa), TML, de pérdida laburando. En general, el sistema internacional -que utiliza joules- usa el segundo como unidad de tiempo (y el resultado quedará en watt) de modo que tendremos que dividir por 7.200 que es la cantidad que hay en 2 horas. El sistema de unidades utilizado en clínica usa más comúnmente calorías y horas, de modo que sólo dividiremos por 2.

TML = ΔUL / Δt = – 3.130 kJ / 7.200 s

TML = ΔUL / Δt = – 748 kcal / 2 h

 

          TML = 435 W = 374 kcal/h

   
c) El rendimiento del hombre en la realización de trabajo suele expresarse como el porcentaje de trabajo entregado con respecto a la diferencia entre la energía interna total consumida en la realización de ese trabajo y la energía interna basal. ¿Cuál es el rendimiento para la actividad "hacer gimnasia" para la joven mencionada anteriormente?
    

Siempre el rendimiento, η, es el cociente entre el beneficio y la inversión. En este caso el beneficio es el trabajo realizado y la inversión es el gasto adicional de energía interna. La diferencia de energía interna adicional, ΔUad, es la gastada durante el ejercicio, ΔUL, menos la que hubiese gastado por sólo estar viva, la basal, ΔUB. Esta última podemos hallarla multiplicando la tasa metabólica por las dos horas de ejercicio.

ΔUB = TMF60 . Δt = 66 W . 7.200 s = 475 kJ

ΔUad = ΔUL – ΔUB = 3.130 kJ – 475 kJ = 2.655 kJ

η = L /ΔUad = 200 kJ / 2.655 kJ =

    

          η = 7,5 %

   
d) ¿Qué cantidad de calorías debe reponer la joven en su alimentación para compensar las pérdidas generadas por la actividad desarrollada? ¿Qué cantidad de calorías debería reponer para compensar las pérdidas si hubiera permanecido en reposo en lugar de hacer gimnasia?    
La cantidad de calorías que hay que reponer es igual a la variación de energía interna, ΔUL. De modo que ya lo calculamos antes. Y la pérdida basal, ΔUB, también ya la calculamos, pero nos la piden en calorías. Eso es todo.    

          ΔUL = 748 kcal;     ΔUB = 113 kcal
   
   
Desafío: Tenés que buscar tres formas diferentes más para calcular el rendimiento. ¿Te animás?  
 
   
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Está terminantemente prohibido ingresar con el torso desnudo o silbando una polka desafinada. Última actualización dic-07. Buenos Aires, Argentina.