NO ME SALEN
(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA
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Adicional NMS 21* - Una persona desnuda se halla de pie en una habitación cuyas paredes se encuentran a 10ºC. Se sabe que el área del cuerpo es de A=1,5 m² y que la temperatura de la piel es 34ºC. Considerando la emisividad de la piel ε = 0,7, determine la potencia neta irradiada por la persona. |
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* Tomado y adaptado de Física General, de Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga, Oxford, 1999, p559.
Llamaremos PotN a la potencia neta, PotP, la potencia con la que pierde calor por tener su cuerpo caliente y PotG, la potencia con la que gana calor por estar rodeado de cuerpos con cierta temperatura.
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La potencia neta no es otra cosa que la resta entre la potencia de ganancia menos la potencia de pérdida:
PotN = PotG – PotP
La Ley de Stefan-Boltzmann requiere que las temperaturas estén expresadas en escala absoluta, de modo que la temperatura de la piel es Tp = 307 K y la temperatura de la pared, Tp = 283 K. |
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PotN = σ . ε . A . TG4 – σ . ε . A . TP4
La eficiencia con que un cuerpo absorbe o emite radiación es la misma, por lo tanto ε es el mismo en ambos casos. Ocurre igual con el área: se trata siempre del área de piel de la persona. No nos interesa cuánto irradian las paredes, sino cuánto de esa irradiación absorbe la persona. Podemos entonces sacar factores comunes:
PotN = σ . ε . A . ( TG4 – TP4)
PotN = 5,67 x 10-8 W/m2 K4 . 0,7 . 1,5 m² . ( 2834 K4 – 3074 K4)
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Generalmente el metabolismo de las personas estando quietas produce calor a una tasa inferior a 150 W, de modo que el ñato de nuestro ejercicio va a sentir frío y seguramente su cuerpo adoptará estrategias de evitación de pérdida de calor (juntar los miembros, pegarlos al cuerpo) y de aumento de tasa metabólica (tiritar, entrar en movimiento). El uso de ropa evita estas necesidades ¡y es un poco más decente!
Acá tenés algunos valores de tasas metabólicas por kilogramo corporal para diferentes actividades: dormir, 1,1 W/kg; estar sentado, 1,5 W/kg; estar de pie, 2,6 W/kg; caminar sin apuro, 4,3 W/kg; andar en bicicleta, 7,6 W/kg; nadar, 11,0 W/kg; correr, 18,0 W/kg. |
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Desafío: ¿Qué le ocurriría a una persona desnuda en el espacio interestelar? (Recuerde que la temperatura del espacio exterior es 4 K). |
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| Algunos derechos reservados.
Un astronauta sin bufanda... es porque no tiene abuela. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización nov-11. Buenos Aires, Argentina. |
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