NO ME SALEN
(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA
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EM - Problema 12 -
Un hombre de 70 kg andando en bicicleta entrega una potencia mecánica de 100 W. La tasa
metabólica (rapidez con la que varía la energía interna de un ser vivo) para la actividad "andar en bicicleta", para un hombre de 70 kg, es aproximadamente 500 W. Entonces, la
cantidad de calor que el hombre entrega al medio exterior si marcha en bicicleta durante 4
horas es, expresada en kilocalorías, aproximadamente:
a) 600 b) 2.067 c) 2.512
d) 573 e) 1.380 f) 100 |
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Acá tenés un bonito ejemplo de cómo la termodinámica puede emplearse exitosamente en la descripción de los seres vivos. Vamos a aplicar el primer principio de la termodinámica:
Q = ΔU + L
En este problema, en particular, nos ofrecen datos de potencia (el watt, W, es una unidad de potencia igual a un joule por cada segundo) de modo que podemos transformar el balance de energías del primer principio en un balance de potencias; alcanza, para esto, con dividir miembro a miembro por un intervalo de tiempo cualquiera:
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Convención
de signos: |
| calor recibido positivo |
| calor cedido negativo |
| trabajo hecho positivo |
| trabajo recibido negativo |
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PotQ = PotU + PotL
Puesto en palabras: la rapidez con la que un cuerpo recibe calor, PotQ, es igual a la rapidez con la que varía su energía interna, PotU, más la rapidez con la que realiza trabajo, PotL. De modo que (respetando la convención de signos)...
PotQ = – 500 W + 100 W
PotQ = – 400 W
Según este resultado y en vista de la convención de signos que utilizamos, parecería ser que nuestro hombre pierde calor, o sea: le entrega calor al medio, tal como afirma el enunciado. Veamos cuánto en 4 horas:
Q(4h) = PotQ . 4 h = 400 J/s . 14.400 s = 5.700.000 J
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Q(4h) = 1.380 kcal respuesta e) |
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¿necesitás ayuda para el pasaje de unidades? |
No hay que dejar pasar por alto una lección importante de este ejercicio: algún incauto puede pensar que cómo va a variar su energía interna el ciclista si su temperatura es constante (la suponemos siempre alrededor de los 37 grados). Este es uno de los errores típicos que dificultan la identificación de los datos para poder plantear y resolver el problema.
La variación de la energía interna de un cuerpo, ΔU, depende de la temperatura del cuerpo y de nada más SOLAMENTE EN LOS GASES IDEALES, y en algunos otros cuerpos muy simples cuya única posibilidad para acumular energía -pobrecitos- es mediante la agitación (térmica) de sus moléculas.
Los seres vivos, en cambio, tenemos otras formas de acumular energía. La más cuantiosa -por lejos- es la química, y la conseguimos ingiriendo materia rica en energía química (y rica en sabores, por supuesto, lo cual no es casualidad). |
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Desafío: ¿Por qué a los deportistas les recomiendan que la ingesta anterior a una competencia consista en una comida moderada de pastas y jugos? |
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Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización mar-08. Buenos Aires, Argentina. |
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