BIOFSICA

BIOFSICABIOFSICA, estudio interdisciplinario de los problemas y fenmenos biolgicos mediante el uso de los principios y las tcnicas de la fsica. La ciencia de la biofsica se desarroll despus de la II Guerra Mundial, favorecida por la aplicacin de la fsica nuclear a los sistemas biolgicos, incluyendo la investigacin de los efectos de la radiacin sobre la materia viva. En el curso de estos estudios los fsicos colaboraron con bilogos y abordaron problemas de la biologa, lo que determin el desarrollo de la biofsica como un nuevo campo cientfico.

Hoy en da la biofsica est estrechamente relacionada con diversas disciplinas de la biologa, entre las que se incluyen la bioqumica, la gentica, la biologa molecular, la microbiologa, la fisiologa, la neurobiologa, la histologa y la virologa. La biofsica, prolongacin de la fsica y la fisicoqumica, se basa en tcnicas derivadas de la ciencia fsica, aunque centrada en problemas de ndole biolgica. Un rea importante de estudio de la biofsica abarca el anlisis detallado de la estructura de las molculas en los sistemas vivos. El descubrimiento ms conocido a este respecto es el modelo del cido desoxirribonucleico (ADN), el material que contiene la herencia gentica. Este modelo constituye la base del mayor logro de la biologa molecular y de la gentica en los ltimos aos, que se formula a partir de los datos de la cristalografa con rayos x. Tcnicas cristalogrficas similares han demostrado ser de gran valor en la determinacin de las estructuras de la mioglobina y la hemoglobina, pigmentos transportadores de oxgeno a los msculos y glbulos rojos respectivamente, y de enzimas como la lisozima y la ribonucleasa.Otra rea importante de la biofsica ha sido el estudio de la transmisin de informacin en forma de impulsos en las clulas nerviosas de los organismos. Cada informacin se transmite en la forma de fenmenos discretos, llamados potenciales de accin, y est determinada por la frecuencia a la que son transmitidos y por las conexiones que cada clula establece con sus vecinas. Por ejemplo el biofsico britnico Alan Lloyd Hodgkin y el fsico Andrew Fielding Huxley estudiaron las clulas nerviosas del calamar, cuyo gran tamao permite la colocacin de varios electrodos directamente en el interior de las clulas. Mediante una acertada combinacin de la electroqumica, la electrnica moderna y los modelos matemticos, fueron capaces de demostrar que el potencial de accin estaba producido por cambios selectivos en la permeabilidad de la membrana celular al sodio y al potasio. Desde entonces, se ha aplicado esta tcnica con leves modificaciones a otros tejidos excitables, y en la actualidad constituye la base de todos los intentos de comprender el funcionamiento del sistema nervioso.En la actualidad, el dominio de la biofsica abarca subsistemas biolgicos tan reducidos que se estudian mejor con las tcnicas de la mecnica cuntica. Puede ser aplicada tambin a sistemas biolgicos ms grandes y a sus interacciones, como las existentes entre varios rganos corporales, los cuales se pueden analizar verificando as la teora.

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI) Y SOLUCIN DE PROBLEMAS

INTRODUCCIN

La medicin de cualquier cantidad se lleva a cabo en relacin con determinado patrn o unidad, y esa unidad se debe especificar junto con el valor numrico de la cantidad.

Actualmente las unidades de medicin estn normalizadas, por lo que existen patrones de cada unidad, lo cual facilita la comunicacin entre los cientficos.

Cuando se manejan leyes y ecuaciones de fsica es muy importante usar un conjunto consistente de unidades, es decir, utilizar las unidades adecuadas que permitan expresar un resultado que sea fcilmente comprendido.

A travs de los aos se han usado varios sistemas de unidades. Hoy, el ms importante es el Sistema Internacional (SI). En unidades SI, el patrn de longitud es el metro; el de tiempo, es el segundo; y el de masa, es el kilogramo. A este sistema tambin se le denomina MKS (metro-kilogramo-segundo).

Un segundo sistema mtrico es el sistema cgs, en el que los patrones para longitud, masa y tiempo son el centmetro, gramo y segundo, respectivamente, con las abreviaturas que corresponden al nombre del sistema. El sistema ingls de ingeniera tiene como patrones al pie, para la longitud; a la libra para la fuerza; y al segundo para el tiempo.

Las cantidades fsicas se pueden dividir en dos categoras:

Bsicas: Los cientficos, en busca de simplicidad, desean tener el menor nmero posible de cantidades bsicas, consistente en una descripcin completa del mundo fsico. Actualmente este nmero es 7. Las cantidades bsicas no se pueden definir en trminos de otras cantidades.

Derivadas: Son todas las dems cantidades que se pueden definir en trminos de las siete cantidades bsicas.

Cantidades y unidades bsicas SI

CantidadUnidadAbreviaturas de la unidad

Longitud

Tiempo

Masa

Corriente elctrica

Temperatura

Cantidad de Sustancia

Intensidad luminosametro

segundo

kilogramo

ampere

kelvin

mol

candela M

s

kg

A

k

Mol

cd

Objetivos

Efectuar ejercicios que permitan el correcto empleo del Sistema Internacional de Unidades (SI).

Metodologa

Construir un cuadro indicando las unidades bsicas y derivadas en el sistema cgs.

Cantidades y unidades bsicas cgs

CantidadUnidadAbreviaturas de la unidad

Longitud

Tiempo

Masa

Corriente elctrica

Temperatura

Cantidad de Sustancia

Intensidad luminosa

Unidades cgs derivadas y sus abreviaturas

CantidadUnidadAbreviaturas En trminos de unidades bsicas

Velocidad

Aceleracin

Densidad

Peso especfico

Fuerza (m.a)

Energa y trabajo (F.d)

Potencia (W/t)

Presin (F/S)

Frecuencia

Carga elctrica

Potencial elctrico

Resistencia elctrica

Capacitancia

Con la informacin presentada anteriormente, resolver los problemas que se dan a continuacin. La velocidad de las ondas sonoras en el aire a 25C es 346 m/s, en el hueso compacto es 3600 m/s, en la grasa 1 400 m/s. expresar estos valores en unidades de m/min.

La velocidad de la sangre en una arteria es aproximadamente 2.3 x 10 2 m.s. -1. Expresar este valor en m/min. Para vencer la fuerza de la gravedad terrestre se debe alcanzar en pocos minutos una velocidad no menor de 28000 km/h. En estos minutos el astronauta sufre aceleraciones de 8, 10 y 12 gravedades (g). Convertir cada uno de los valores en gravedad en unidades de velocidad sobre tiempo.

Los pies de una persona en posicin erguida soportan una masa de 70 kg, expresar este resultado en unidades de fuerza (N y din).

La densidad de los siguientes lquidos biolgicos es:

Sangre1,060 g/cm3Orina

1.020 g/cm3

LCR

1,006 g/cm3Para cada caso calcular el valor de peso especfico y expresarlo en unidades.

El trabajo que realiza el ventrculo izquierdo al expulsar la sangre a la aorta equivale a 8008485 din. Cm (o ergios); expresa este resultado en J. Determinar la potencia del corazn con los datos del problema anterior si se conoce que la contraccin del ventrculo para expulsar la sangre dura 0,3 s. Expresa el resultado en erg/s y en W. Si se aplica una fuerza de 0,2 N sobre un msculo, se observa una variacin de longitud de 0,4 cm. Determinar el valor de trabajo que realiza el msculo. (Wm = F. ) Expresar el resultado en erg y J.

Si se conoce que 1 cmHg equivale a 13,6 g/cm2, convertir 760 mmHg en unidades de fuerza/superficie.

Los valores de presin normal en una persona son 120 mmHg/80 mmHg, expresar estos valores en unidades de fuerza/superficie en el sistema MKS y cgs.

La presin atmosfrica a la que est sometido un tmpano es0,118 N/cm2, si el rea del tmpano es 6 x 10-5 m2, cul es la fuerza que se ejerce sobre esta membrana?. Expresar el resultado en N y din.

DIENTESLa dentadura humana est formada por 32 dientes que son: 4 incisivos, 2 caninos, 4 premolares y 6 molares, en cada maxilar. Los tejidos que rodean y sostienen al diente forman el paradencio. La raz dentaria est ligada mediante nmerosas fibras al hueso, enca y dientes vecinos.Fuerza aplicada sobre los dientes: esta fuerza se ha medido con dinammetros, muy pequeos. La fuerza mxima que se puede ejercer sobre los primeros molares es considerable (hasta de 90 Kg) y decrece hacia los incisivos. La forma de la curva correspondiente a la fuerza desarrollada es similar a la que se obtiene para el rea radicular y para los umbrales de los presoceptores perinadiculares. Estos hechos sugieren que la fuerza mxima que se puede ejercer sobre los dientes no es una medida de la fuerza muscular, sino el valor crtico de la presin que provoca inhibicin refleja de la actividad muscular por estmulo sobre los presoceptores. Si no se inhibe la actividad muscular, se aplicara fuerzas an mayores.

Presiones ejercidas sobre los dientes: la presin (P) es una funcin de la fuerza (F) y el rea (A), de modo que:

que indica la fuerza ejercida por unidad de superficie. En el proceso de masticacin, la presin es una medida ms valiosa que la fuerza, ya que de ella dependen la trituracin de los alimentos.Para una fuerza dada, la presin que se ejerce sobre el alimento es funcin de la superficie oclusal que acta en la trituracin. Esta misma fuerza produce un movimiento intraalveolar del diente cuyas fibras de insercin se ponen tensas. Estas fibras, de naturaleza poco elstica, al ser estiradas absorben la mayor parte de la fuerza aplicada sobre el diente: La fuerza remanente ofrece una presin muy baja sobre la membrana periodental debido a la gran superficie de la raz dentaria. El rea radicular de un diente es mucho mayor que su rea oclusal. Existe as un margen de seguridad bastante considerable para triturar alimentos duros sin provocar dao al periodonto.

Rendimiento y eficiencia masticatorios: el rendimiento en la masticacin puede apreciarse por el grado de trituracin del alimento masticado. El rendimiento masticatorio es bajo en los primeros aos de vida, y asciende luego hasta los 10 aos, a medida que se completa la dentadura. El rendimiento en individuos con dentadura completa es de 88%. La eficiencia masticatoria es el nmero de golpes necesarios para lograr pulverizar los alimentos. Se dice que el 78% de eficiencia se logra con 20 golpes masticatorios. La eficiencia se considera baja si se necesitan ms de 20 golpes.

Insuficiencia masticatoria: es la disminucin de la capacidad de fragmentacin del alimento. Los factores que determinan esta insuficiencia son:

Disminucin del rea dentaria: el rendimiento disminuye con la prdida de dientes, entre los cuales el primer molar es la pieza ms importante, debido a que constituye un 37% del rea oclusal. La falta del primer molar reduce el rendimiento masticatorio en un 33%. Cuando la falta de dientes ocurre, en un solo lado, la masticacin se efecta unilateralmente y el rendimiento no disminuye, pero se produce un desequilibrio en los movimientos masticatorios que puede afectar a la articulacin y a los msculos respectivos.El rea perdida puede recuperarse mediante aparatos protsicos parciales o totales.

Desequilibrio o limitacin de las fuerzas masticatorias: la fuerza muscular se distribuye sobre todas las piezas dentarias. Cuando faltan dientes aumenta la presin sobre los que quedan, aunque la Fuerza desarrollada en la masticacin sea la misma.Cuando la dentadura es incompleta o hay mala oclusin, se produce durante la masticacin una presin excesiva sobre los dientes que hacen contacto, debido a que la fuerza se distribuye sobre un rea menor.

Hay condiciones bucales que impiden ejercer fuerza, entre las cuales se tiene: dolor al masticar sobre regiones inflamadas o dientes con caries, empleo de aparatos protsicos (en los portadores de prtesis la fuerza mxima que se puede medir entre los dientes asciende a 12kg en la regin molar, o sea, aproximadamente un quinto de la que desarrolla un individuo normal.

BIOMECNICA DENTAL

Mecnica es la ciencia que estudia los movimientos, el equilibrio, la fuerza y sus leyes. La mecnica se divide en: esttica: que se ocupa de estudiar el equilibrio de los cuerpos, es decir, analiza las fuerzas y sus condiciones de equilibrio, cintica: s estudia el movimiento y las fuerzas que lo producen, cinemtica: si se ocupa nicamente del movimiento de los cuerpos sin entrar en el anlisis de las causas que lo originan.FUERZA: es toda accin capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo.

En algunos casos el cuerpo se mantiene estacionario (en equilibrio) ante la accin de una fuerza, porque se desarrolla una fuerza reactiva igual y de sentido contrario. En otros casos el cuerpo accionado por la fuerza vence su inercia y se pone en movimiento, o acelera su movimiento o lo retarda.

Representacin grfica de una fuerza: una fuerza se representa grficamente mediante un vector. Las fuerzas tienen: punto de aplicacin (A), lnea de accin (MN), sentido (B) y magnitud (AB). (Fig. 1)

Fig. 1

En la figura 2, se representan dos fuerzas: F1 y F2, que acta sobre la restauracin dentaria. Tienen distinta magnitud, lnea de accin, punto de aplicacin y sentido. La F1 desarrolla una accin de doble magnitud que la F2 por lo que queda representada con el doble de longitud.Fig. 2

Durante la masticacin se ejercen varias fuerzas sobre los dientes y las restauraciones dentarias. Estas fuerzas tiene diferente lnea de accin, magnitud, punto de aplicacin y sentido, pero todas ellas pueden ser representadas por una resultante.

Sistema de dos fuerzas en equilibrio: cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, ste origina sobre el primero una fuerza igual y de sentido contrario. Por ejemplo, en la figura 3, cuando una fuerza F1 acta sobre un diente, ste desarrolla una fuerza que contrarresta la accin (F2), y el sistema se mantiene en equilibrio. Cuando la fuerza acta sobre una restauracin, est se mantiene en su sitio porque las paredes de la cavidad dentaria han desarrollado una fuerza reactiva igual y de sentido contrario, haciendo que el sistema se mantenga en equilibrio (Fig. 4). Si las paredes de la cavidad se fracturaran por no resistir la fuerza de accin, la restauracin se pondra en movimiento. (Fig. 5).

Composicin y descomposicin de fuerzas concurrentes: si las fuerzas F1 y F2 de la figura 6. tiene un mismo punto de aplicacin (A), pero distinta lnea de accin, sentido y magnitud, dichas fuerzas pueden componerse en una nueva Fuerza R, que las reemplaza en todos sus efectos. La fuerza resultante (R) se obtiene por medio del paralelogramo, es decir, esta resultante est representada por el vector que es la diagonal del paralelogramo y tiene por lados las fuerzas del sistema.

Si la resultante es reemplazada en sus efectos por las Fuerzas F1 y F2 estaramos ante un caso de descomposicin de fuerzas.

En el caso de las fuerzas F1 y F2 que actan sobre un mismo punto en el diente, pueden ser reemplazadas por la fuerza R.

(Fig 7)

Las fuerzas F1, F2 y F3 de la figura 8 que tienen distinto punto de aplicacin y acta sobre la superficie triturante de un molar, pueden componerse en una fuerza nica, la cual las reemplaza en todos sus efectos. En este caso F1y F2 son trasladadas en su lnea de accin hasta encontrar el punto de aplicacin comn a ambas fuerzas (A), dando como resultado la fuerza R1-3. Esta y la F3 se trasladan en su lnea de accin hasta el punto de aplicacin comn a ambas fuerzas (B), dando como resultante Rp, la cual es trasladada a su verdadera posicin sobre la superficie del diente. En conclusin, las fuerzas F1, F2 y F3 tienen como resultante la fuerza Fp.(Fig 8)

Composicin de fuerzas paralelas: las fuerzas paralelas de igual sentido, aplicadas en el mismo cuerpo, se suman en una resultante que tiene distinto punto de aplicacin, pero que es paralela a sus componentes y de igual sentido.En la figura , si la fuerza F1, cuyo punto de aplicacin es A, es igual a 5kg, y la fuerza F2, cuyo punto de aplicacin es B, es igual a 15kg, la resultante R tendr 20kf y el punto de aplicacin (C) estar ubicado en un punto del segmento AB. En este sistema se cumple: F1.AC = F2.CB.Cuando varias fuerzas paralelas actan sobre una cspide dentaria, siempre se considera una resultante, que es la suma de todas las fuerzas aunque tiene diferente punto de aplicacin.

Figura 9

Composicin de Fuerzas que actan en distintos planos: cuando varias fuerzas, tienen un mismo punto de aplicacin, pero actan en diferentes planos, la resultante se puede hallar mediante un sistema poligonal. Por ejemplo, las fuerzas F1, F2 y F3 que actan en diferentes planos, pero con un punto de aplicacin comn (A), pueden ser reemplazadas por la resultante Rp. As: F2 y F3 tiene como resultante la fuerza AE; F1 y AE tiene como resultante la fuerza Rp, que es la resultante final. (Fig. 10).

El conjunto de fuerzas desarrolladas sobre los dientes y las restauraciones durante el acto masticatorio actan en distintos planos, pero siempre pueden ser grficamente representadas por una sola resultante.

Descomposicin de fuerzas: una fuerza P que acta sobre la vertiente oclusal de una cspide de un molar, es una fuerza sobre un plano inclinado y se descompone en dos fuerzas: F1, paralela al plano y F2, perpendicular al plano oclusal. La fuerza F2 tiende a desplazar la restauracin o a fracturar la cspide.

Cuanto mayor sea la inclinacin de la cspide, menor ser el valor de la fuerza que tiende a fracturar la cspide. Cando disminuye la inclinacin de la cspide, aumenta la intensidad de la fuerza perpendicular al plano, pero llega un instante en que es anulada o absorbida por los ligamentos alvolo-dentarios que forman los extremos de la base de sustentacin del diente.

Practicas de biofsica

1. La distancia de los msculos occipitales al centro de gravedad de la cabeza o de un sujeto que pesa 60 kg es de 9 cm y a la articulacin Atlanta-occipital es de 7cm. Qu fuerza ejercen los msculos para mantener la cabeza erguida?

2. Un hombre cuyo peso es de 80 kg sostiene un peso de 20 kg. El ngulo entre el tendn del bceps y el hueso del antebrazo es de 15 grados. El bp es como X y br es como 6X. Cul es la fuerza ejercida por el bceps para mantener el brazo en esa posicin.

3. La contraccin del soleo y los gemelos equilibran el cuerpo haciendo una fuerza de 40kg. Cul es la distancia del tobillo a los metatarsianos. LA DISTANCIA del taln a los metatarsianos es de 20cm y el peso del hombre es de 45 kilogramos.

4. Cuando esta masticando un trozo de carne seca de venado un indio ejerce una fuerza de 9 kg con sus incisivos frontales. Encontrar:

a) La tensin en cada masetero.

b) La fuerza sobre cada cndilo.

Las dimensiones de la mandbula son: AB = 7,5cm; BC = 6,5cm y el ngulo es de 60 grados.

5. El paciente A pesa 79.3 kg. El centro de masa de su muslo se encuentra a 21,60 cm por arriba de la articulacin de la rodilla y el de la pierna y el pie a 20,3cm por debajo de esta.

Basndose en las cifras de Dempster, el muslo pesa 7,7 kg y la pierna y el pie juntos 4,7 kg. En donde se encuentra el centro de masa de todo el miembro inferior en relacin con la articulacin de la rodilla.

6. Al aplicar el pedal del freno de un camin de carga, un hombre ejerce una fuerza de 7.5 kg. Con la parte delantera de la planta de su pie derecho. Si dimensiones de su pie son: AB = 4 cm; AC = 19,5 cm. Encontrar:a) La tensin en el tendn de Aquiles.

b) La Fuerza de comprensin sobre el calcneo.

7. La fig. representa la cabeza de un estudiante, inclinada sobre su libro pesa 4,0 kg y est sostenida por la fuerza muscular Fm ejercida por los extensores del cuello y por la fuerza de contacto Fc ejercida en la articulacin Atlanta occipital. Dado que el mdulo de Fm es 5,4 kg y que est dirigida 35 grados por debajo de la horizontal, hallar:

a) El mdulo

b) La direccin de Fc

8. La accin de masticas determina una palanca de tercer gnero. La Fig. muestra el maxilar inferior y los msculos de la masticacin; la fig. (b) representa el diagrama de la palanca, M es la fuerza ejercida por los maseteros que cierran la mandbula alrededor del fulcro o punto de apoyo y W es la fuerza suministrada por los dientes frontales.a) Si L2 = 3L1 y W = 100 N, encontre M.

b) Si los dientes frontales tienen un rea de 0,5 cm2 en contacto con una manzana, encuentre la fuerza por unidad de rea para la parte (a).

9. El antebrazo de la fig. est a 50 grados con respecto al brazo y sujeta en la mano un peso de 15 libras.a) Cul es el mdulo de la fuerza ejercida sobre el antebrazo por el bceps? (Despreciar el peso del antebrazo).

b) Hallar el mdulo de la fuerza ejercida por el codo sobre el antebrazo.

10. Un hombre de 150 libras dobla su cuerpo por la cintura 90 grados hacia delante, conservando verticales las piernas. Suponga que el peso de la parte superior de su cuerpo es las dos terceras partes de su peso total y que el centro de gravedad de esa parte est localizado 28 pulgadas arriba de las caderas. A qu distancia por delante de sus piernas se encontrar su nuevo centro de gravedad?.

11. El hombre de la fig. tiene una masa de 100 kg. Mantiene sus brazos rectos y en cruz y en una mano sostiene una masa M.

a) Hallar las coordenadas vertical y horizontal del centro de gravedad del hombre ms la masa M. (Escoger como origen el punto medio entre sus dos pies.

b) Cul es la mxima masa que se puede sostener sin caerse.

MECNICA DE FLUIDOSINTRODUCCIN

Hasta principios del siglo pasado el estudio de los fluidos se acometa desde el punto de vista emprico. Hoy en da decimos que la mecnica de fluidos es una parte de la fsica que estudia el movimiento de los fluidos.

La mecnica de fluidos se divide en:

1. Esttica de los fluidos:

Hidrosttica

Neumosttica

2. Dinmica de fluidos:

Hidrodinmica

Nuemodinmica

De tal manera que fluidos son sustancias que se deforman continuamente cuando son sometidas a una fuerza tangencial, an por muy pequea que est sea. Pueden dividirse en Lquidos y gases.

Lquidos, son incomprensibles, ocupan el volumen definido tratan de ocupar todas las partes del recipiente que los contiene.

HIDROSTTICA: Parte de la esttica de fluidos que estudia el comportamiento de los fluidos en reposo.

Presin: Es una magnitud fsica tensorial que expresa la distribucin normal de una fuerza sobre una superficie.Es magnitud tensorial porque tiene mltiples puntos de aplicacin y perpendiculares en cualquiera de sus puntos.

La expresin puntual est definida por:

Dibujo La ecuacin que generalmente se usa es:

siendo las unidades y equivalencias.1 Pascla = 1 Pa =

En honor al fsico cientfico Frances Blaise Pascal (1623-1662).

Otras unidades:

1 Baria = 1 Bar =

1ka = 103 pa.

1 atm = 760 mmHg

1 atm =

1 Bar = 105 Pa

Densidad: De un fluido homogneo, su densidad nos expresa la masa de la sustancia contenida en la unidad de volumen.De un fluido homogneo, su densidad nos expresa la masa de la sustancia contenida en la unidad de volumen.

Es una de las caractersticas de todo los materiales, que depende de muchos factores tales como la temperatura y la presin a la que est sometida. La densidad de los lquidos vara muy poco en grandes intervalos de presin y de temperatura y se puede considerar sin riesgo como una constante.

Su ecuacin es:

Sus unidades son:

Kg/m3 ; g/cm3 ; lb/plg3 ; kg/l ; kg/dm3 Densidad relativa: Es una magnitud de dos sustancias, es una magnitud adimensional. Tambin se dice, que es la razn de su densidad de otra sustancia tomada como patrn, se elige normalmente como patrn al agua a temperatura de su mxima densidad 4C o 39,2F.Su ecuacin es:

Peso especfico: Es una magnitud escalar que se define como el cociente del peso de un cuerpo entre su volumen.Su ecuacin es:

Sus unidades son:Kg-f/m3 ; g-f/cm3 ; kg-f/l ; lb-f/plg3 Presin Hidrosttica: El evangelista Torricelli (1608 1647), descubri un mtodo para medir la presin de la atmsfera inventando en 1643, el barmetro de mercurio.Presin hidrosttica es aquella que ejercen los lquidos en reposo sobre las partculas sumergidas en su interior debido fundamentalmente al peso de los lquidos, se determina multiplicando el peso especfico por la profundidad.

Ph = PE h = Dgh. Se mide en Pa y en Bar. Principio o ley fundamental de la hidrosttica: Establece que la diferencia de presiones hidrostticas entre dos puntos a diferente profundidad dentro de un lquido es igual al PE del lquido por la diferencia de profundidades.Su ecuacin es: ,

Entonces:

Por lo tanto:

Dibujo

Principio de Pascal: Establece que todos los lquidos transmiten con igual valor u en todas las direcciones la presin que se les comunica. (1648).La prensa hidrulica, es una aplicacin del principio de Pascal. Es una mquina simple que tiene por objeto multiplicar la fuerza que se le comunica y muy usual para levantar cargas pesadas.

Dibujo

Principio de Arqumedes: Todo cuerpo sumergido parcial o totalmente en un lquido recibe una fuerza vertical de abajo hacia arriba, denominado EMPUJE, cuyo valor es igual al peso del lquido desalojado (287-212 A.C.)Ecuacin de empuje:

Donde:

Pe = peso especfico

Vd = volumen desalojado

D = densidad

g = gravedad

El empuje se mide en el S.I. en: Newton y Kg f

Ley de Flotacin:

1ro. Peso del cuerpo > E

(el cuerpo se hunde)

2do. Peso del cuerpo = E

(cuando el cuerpo flota a dos aguas)

3ro. Peso del cuerpo < E

(el cuerpo emerge).

Dibujo

FLUIDOS EN MOVIMIENTO O DINMICA DE LOS FLUIDOSINTRODUCCIN

Para un buen aprovechamiento de la potencia del agua y la construccin de tuberas de vapor se requiere conocer el comportamiento de los fluidos en movimiento. Tanto el proyecto de automviles y trenes aerodinmicos como el de aviones se basan en el estudio de los fluidos en movimiento y sus problemas.

Cuando los fluidos estn en movimiento aparecen nuevas propiedades para tratar de predecir lo que va a suceder. No siempre es conveniente confiar en la experiencia o en la intuicin. Pero una consideracin cuidadosa del problema, muestra que pueden explicarse mediante los principios bsicos de la mecnica.

Flujo de un fluido: En una tubera o canal se define generalmente como un volumen que pasa por una determinada seccin en la unidad de tiempo tambin se dice flujo o gasto.En un lquido con reposo la presin es igual en todos los puntos que estn al mismo nivel, pero en un lquido en movimiento esto no es verdad.

Su ecuacin es:

entonces:

Sus unidades son:

m3 / s en el S.I. y en el sub sistema ingls: pie3/s.

Lneas o tubos de corriente: Consideremos la corriente estacionaria, ejemplo un fluido se mueve por una tubera, la lnea abc representa la trayectoria seguida por una partcula, que se denomina lnea de la corriente. Flujo a travs de una angostura: Supngase un fluido incomprensible (D = Cte) que fluye o se mueve por una tubera de seccin variable, no puede haber acumulacin de lquido entre a y b ya que es incomprensible. Por tanto la lnea de lquido que pasa por la seccin A1 con velocidad v1 debe ser igual a la masa que pasa por A2 con v2. Entonces tenemos la ecuacin de continuidad.

= A1 V1 =A2V2 Teorema de Bernoulli: Lo dicho anteriormente de una corriente estacionaria puede expresarse del modo ms preciso aplicando el principio de conservacin de la energa al fluido incomprensible que circula en los planos de la fig. anterior en un instante t, el volumen V que pasa por a es el mismo que pasa por b, como la presin es diferente en los dos extremos, el trabajo realizado por el lquido ser:W = Fd = (PA) (vt) = PVEntonces el trabajo realizado es igual al cambio de energa mecnica:

Wa.b = EMa.bSi:

P2V P1V = (ECb + Epb) (ECa + EPa)Donde: P1 y P2 son presiones

V es volumen

EC y EP son energa cintica y potencial

Problemas de Hidrosttica

1. Un cubo de fierro tiene 0,20 m de lado, y sobre el acta una fuerza vertical hacia debajo de 75 kg-f Cul es la presin que soporta el peso que sustenta el bloque en k-f/cm2?2. Una silla que tiene 4 patas de 2 cm de dimetro cada una, pesa 3k-f. Cul es la presin que ejerce sobre el piso cuando en ella se sienta una persona de 80 kg?.

3. Un buzo est a 20 m de profundidad en el mar. Cul es la presin que soporta debido al peso del agua?. D agua de mar = 1,03 x 103 K/m34. Un enfermero aplica una fuerza de 50 Dinas al pistn de una jeringa cuya rea es de 1,5 cm2, encuntrese la presin que ejerce en unidades del S.I.

5. La prensa hidrulica de un silln dental que pesa 50 k, tiene el pistn activo diseado con rea de 0,05 cm2 y el pistn pasivo de 0,55 cm2. Calcular la fuerza que debe desarrollar el pie del dentista para levantar una persona que pesa 80 kg.

6. En el tubo en U mostrado hay agua y mercurio, se desea saber la presin hidrosttica en el punto a. (DHg = 13000 k/m3).

7. Una botella pesa 0.22 kg cuando est vaca, cuando se llena de agua pesa 0.38 kg y cuando se la llena de kerosene su peso es de 0..351 kg Cul es la densidad del kerosene?.

PULSO

Pulso, en fisiologa, expansin rtmica de las arterias consecuencia del paso sucesivo de oleadas de sangre producidas por las contracciones continuas del corazn. Las arterias se asemejan a tubos elsticos; y cada contraccin cardiaca impulsa de 30 a 60 g de sangre en los vasos sanguneos ya llenos. La distensin consecutiva se trasmite a lo largo del sistema arterial a un ritmo de 7 m por segundo hasta que alcanza los capilares en los que se pierde, debido a la resistencia perifrica al flujo sanguneo y a la ausencia de elasticidad de las paredes vasculares.

El pulso se puede palpar dondequiera que una arteria discurra sobre una estructura slida como un hueso o un cartlago. La cspide de la onda del pulso representa la presin sistlica; el seno de la onda la presin diastlica. La frecuencia del puso varia desde 150 latidos por minuto en el embrin a unos 60 en el anciano. La autosugestin y ciertos programas de aprendizaje pueden alterar mucho la frecuencia. En las enfermedades, la frecuencia del pulso suele variar en proporcin directa a la temperatura corporal. Esta correspondencia es tan regular que un mdico experimentado puede calcular aproximadamente la temperatura de un paciente a partir de la frecuencia del pulso. Por lo general, el pulso se toma en la mueca y los cambios en su frecuencia, ritmo e intensidad indican al especialista la incubacin o existencia de una enfermedad. A veces el pulso es detectable en las venas grandes. Con frecuencia es el doble de rpido que el pulso arterial, y est producido por variaciones en la presin en la aurcula izquierda.El oxgeno y la glucosa llegan a las clulas nerviosas por dos pares de arterias craneales. Justo debajo del cuello, cada una de las dos arterias cartidas comunes se dividen en una rama extrema, la cartida extrema que lleva sangre a la parte externa craneal, y la rama interna, la cartida interna, que lleva sangre al polo anterior del cerebro. Las dos arterias vertebrales, que se unen junto con las dos cartidas internas en la base del cerebro formando una estructura llamada polgono de Willis, irrigan la parte posterior del cerebro. ste es un dispositivo que sirve como compensacin si se obstruyen algunas de las arterias. El 25% del gasto cardiaco llega a los tejidos cerebrales a partir de una enorme red de arterias cerebrales y cerebelosas.

LA FRECUENCIA CARDIACAPara quienes desean controlar su peso y mantenerse en forma resulta vital conocer el desempeo de sus corazones. Gracias a la frecuencia cardiaca podemos saber el nivel de esfuerzo al que podemos someter a nuestro organismo sin que ello conlleve algn riesgo para la salud.

La frecuencia cardiaca (FC) es la cantidad de latidos que realiza el corazn en un minuto. Se representa como pulsaciones por minuto (ppm) o en ingls beats per minute (bpm).

Para determinar la FC se coloca la punta de los dedos ndice y medio sobre los msculos que bajan por el lado derecho del cuello para ubicar la arteria cartida, o sobre la arteria radial de la mueca. Cuando haya encontrado el pulso, empiece a contar desde el primer latido durante 60 segundos. Tambin puede contar durante 15 segundos y multiplicar el resultado por cuatro.

Frecuencia cardiaca mxima (FCM)

Es la frecuencia mxima que una persona puede alcanzar durante un ejercicio sin poner en riesgo su salud, siempre y cuando se encuentre en ptima condicin fsica. Este parmetro significa el 100% de esfuerzo del organismo, y sobrepasa dicho lmite implica serios riesgos para la salud.

La formula para encontrar la FCM es sencilla: 220 menos la edad para hombres y 226 menos la edad para mujeres. Ejemplo, la FCM de un hombre de 35 aos es: 220 menos 35, lo que da como resultado 185. Es decir, la capacidad mxima de esta persona durante una actividad fsica debe ser de 185 pulsaciones por minuto.

Sin embargo, los especialistas recomiendan no sobrepasar el 80% de la capacidad de esfuerzo, pues resulta sumamente riesgoso para la salud. El rango del 80 al 100% slo est reservado para los deportistas profesionales. Por ello se recomienda que antes de emprender un programa o una rutina de ejercicio se debe consultar con un mdico.

Para quienes desean controlar su peso y mantenerse en forma se sugiere que se ejerciten al 60% de su FCM. Por ejemplo, para un varn de 40 aos, cuyo FCM es 180 (220-40), el 60% de su FCM ser 108 pulsaciones por minuto (180 x 0,6).

Frecuencia cardiaca en reposo (FCR)

Es la que poseemos en el momento de menos actividad fsica o en reposo. Para acumular la FCR se deber tomar el pulso cada maana al despertar durante una semana (tambin puede hacerlo relajndose cinco minutos antes de la medicin) y obtener un promedio, es decir sumar las siete cantidades y dividirlas entre siete.

Hombres

EdadMalNormalBienExcelente

20 - 2986+70 84 62 6860 o menos

30 - 3986+72 84 64 68 62 o menos

40 - 4990+74 84 66 7264 o menos

50 +90+76 + 8866 7466 o menos

Mujeres

EdadMalNormalBienExcelente

20 - 2996+78 94 72 7670 o menos

30 - 3998+80 96 72 78 70 o menos

40 - 49100+80 98 74 7872 o menos

50 +104+84 + 10276 8274 o menos

PRESIN ARTERIAL

Objetivo: Medir la presin sistlica, diastlica y diferencial de una persona.

Fundamento terico: La presin arterial es la presin que ejerce la sangre sobre las paredes de las arterias. Desde el punto de vista hemodinmica se determina con la frmula.

P = Vn RDonde Vn es el volumen minuto circulatorio y R la resistencia que ofrece el lecho arterial. La presin arterial no es constante durante el ciclo cardiaco, su grfica se representa en la siguiente figura. La presin sistlica es el valor mximo de la presin que alcanza la sangre al final de la sstole ventricular y la presin diastlica es el valor mnimo de la presin que alcanza la sangre al final de la distole ventricular. La diferencia entre estas presiones (Ps Pd) se denomina PRESIN DIFERENCIAL o PRESIN DEL PULSO y se denota por Ppu. La presin media se obtiene sumando a la presin diastlica 1/3 de la presin del pulso, esto es:

En un adulto, la presin en la aorta, en la arteria branquial y otras grandes arterias sube a un valor mximo de cerca de 70 mmHg. La presin arterial se anota convencionalmente como presin sistlica sobre presin diastlica (Ps/Pd). Por ejemplo 120/80mmHg. La presin del pulso es en este caso 50mmHg y la presin media 97mmHg aproximadamente.

Material y equipo

01 Esfigmomanmetro (o tensimetro)

01 Estetoscopio

06 Estudiantes (de la misma edad)

Procedimiento y toma de datos

1. Coloca el maguito del tensimetro alrededor del brazo de un estudiante y localiza por palpacin la arteria humeral (pliegue del codo).

2. Insufla aire por la pera de goma hasta obtener en el interior del manguito una presin superior a la sistlica (controla por palpacin de la arteria radial). Luego coloca el estetoscopio en el lugar donde palpaste la arteria humeral.

3. Mediante la vlvula de escape lateral, deja escapar aire lentamente y anota la presin en el momento que escuchas el primer ruido. Este primer ruido presenta la presin sistlica.

4. Deja que siga escapando aire mientras los ruidos se hacen ms intensos y lee en el manmetro la presin cuando desaparecen los ruidos. Esa es la presin diastlica.

5. Repite varias veces la medicin hasta que los valores normales de tus lecturas difieran entre s de 4 a 5 mmHg (procura no mantener por mucho tiempo insulfado el manguito de goma por el desconfort que siente el paciente al tener privado de riesgo sanguneo la porcin distal del miembro que se explora.

Cuestionario

1. Determina la presin sistlica, diastlica, diferencial y media de 6 estudiantes registra los resultados en la Tabla.

I. Cules son las presiones arteriales ms probables del grupo?. Determina el error porcentual de tus resultados por cada una de las presiones.HombresPresin arterial en mmHg

SistlicaDiastlicaMediaDiferencial

2. Varia el pulso y presin arterial con ejercicio y cambio de posicin. Luego mide la presin y registra los resultados en la tabla II. A qu se deben estas variaciones de presin? Explica.CondicinPosicinPresin arterial en mmHgPulso/min

SistlicaDiastlica

BasalDecbito dorsal

Sentado

De Pie

Despus del ejercicioDecbito dorsal

Sentado

De Pie

3. Por qu otros mtodos puedes medir la presin arterial? Explica.4. Cmo determinar exactamente la presin media de la sangre? Explica.

5. Cmo mediras la presin arterial de un perro?. Bosqueje la prctica y construye tu equipo.

Principios y leyes que rigen el aparato cardio vascular

Los fluidos se desplazan de un sitio a otro debido a una diferencia de presiones (de mayor a menor presin).

La presin de los fluidos es igual en todas direcciones. Las presiones son iguales en el mismo plano horizontal. Las presiones aumentan debajo de la superficie libre de un fluido (a medida que aumenta la profundidad, mayor presin). Ley de Frank Stating: La energa liberada en el pasaje del estado de relajacin al de contraccin depende de la longitud inicial de la fibra.

Ley de Laplace: La presin (P) desarrollada dentro de un vaso est relacionada con la tensin (T) de la pared y el radio de vaso (r).

Ley de Poiseville-Hagen: Relaciona flujo (F), diferencia de presiones (P), radio del vaso (R), viscosidad sangunea (n) y longitud (l).

El flujo laminar sigue esta ley

Factores que modifican fisiolgicamente la presin

Varia fisiolgicamente con diversos factores:

1. Edad: Tiende a elevarse con la edad.

2. Sexo: Menor (4mm Hg menos) en la mujer.

3. Emocin: Eleva la mxima, si se le eleva la mnima debe sospecharse hipertensin arterial.

4. En el transcurso del da: Mayor entre las 18 19 horas, menor entre las 3 4 horas.

5. Posicin: Al pasar del decbito dorsal a la posicin de pie sistlica no se modifica, pero la diastlica aumenta casi siempre.

6. Ejercicio: Aumenta.

7. Fri: Aumenta porque determina una vasoconstriccin general.

8. Digestin, tos, acto sexual: Aumenta.

9. Movimientos respiratorios: Disminuye habitualmente en la inspiracin y aumenta en la espiracin (pequeos cambios).

CONCEPTOS BSICOS DE LA BIOFSICA

Denominamos estado de equilibrio de un sistema cuando las variables macroscpicas presin p, volumen V, y temperatura T, no cambia. El estado de equilibrio es dinmico en el sentido de que los constituyentes del sistema se mueven continuamente.

El estado del sistema se representa por un punto en un diagrama p-V. Podemos llevar al sistema desde un estado inicial a otro final a travs de una sucesin de estados de equilibrio.

DibujoSe denomina ecuacin de estado a la relacin que existe entre las variables p, V, y T. La ecuacin de estado ms sencilla es la de un gas ideal pV = nRT, donde n representa el nmero de moles, y R la constante de los gases R = 0.082 atm.1/(K mol).

Se denomina energa interna del sistema a la suma de las energas de todas sus partculas. En un gas ideal las molculas solamente tienen energa cintica, los choques entre las molculas se suponen perfectamente elsticos, la energa interna solamente depende de la temperatura.

Trabajo mecnico hecho por o sobre el sistema

Consideremos, por ejemplo, en gas dentro de un cilindro. Las molculas del gas chocan contra las paredes cambiando la direccin de su velocidad, o de su momento lineal. El efecto del gran nmero de colisiones que tienen lugar en la unidad de tiempo, se puede representar por una fuerza F que acta sobre toda la superficie de la pared.

Si una de las paredes es un pistn mvil de rea A, y se se desplaza dx, el intercambio de energa del sistema con el mundo exterior puede expresarse como el trabajo realizado por la fuerza F a lo largo del desplazamiento dx.

dW = -Fdx = -pAdx = -pdVSiendo dV el cambio del volumen del gas.El signo menos indica que si el sistema realiza trabajo (incrementa su volumen) su energa interna disminuye, pero si se realiza trabajo sobre el sistema (disminuye su volumen) su energa interna aumenta.El trabajo total realizado cuando el sistema pasa del estado A cuyo volumen es VA al estado B cuyo volumen es VB.

EL CALOR

El calor no es una nueva forma de energa, es el nombre dado a una transferencia de energa de tipo especial en el que intervienen gran nmero de partculas. Se denomina calor a la energa intercambiada entre un sistema y el medo que le rodea debido a los choques entre las molculas del sistema y el exterior al mismo y siempre que no pueda expresarse microscpicamente como producto de fuerza por desplazamiento.

Se debe distinguir tambin entre los conceptos de calor y energa interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energa que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energa interna es la energa que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscpica la energa cintica de sus molculas.

El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energa interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energa interna.

Cuando una sustancia incrementa su temperatura de TA a TB, el calor absorbido se obtiene multiplicando la masa (o el nmero de moles n) por el calor especfico c y por la diferencia de temperatura TB TA.

Cuando no hay intercambio de energa (en forma de calor) entre dos sistemas, decimos que estn en equilibrio trmico.

Las molculas individuales pueden intercambiar energa, pero en promedio, la misma cantidad de energa fluye en ambas direcciones, no habiendo intercambio neto. Para que dos sistemas estn en equilibrio trmico deben de estar a la misma temperatura.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICALa primera ley no es otra cosa que el principio de conservacin de la energa aplicado a un sistema de muchsimas partculas. A cada estado del sistema le corresponde una energa interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energa interna cambia en

Supongamos que el sistema est en el estado A y realiza un trabajo W, expandindose. Dicho trabajo mecnico da lugar a un cambio (disminucin) de la energa interna de sistema.

Tambin podemos cambiar el estado del sistema ponindolo en contacto trmico con otro sistema a diferente temperatura. Si fluye una cantidad de calor Q del segundo al primero, aumenta su energa interna de ste ltimo en

Si el sistema experimenta una transformacin cclica, el cambio en la energa interna es cero, ya que se parte del estado A y se regresa al mismo estado, AU = 0. Sin embargo, durante el ciclo el sistema ha efectuado un trabajo, que ha de ser proporcionado por los alrededores en forma de transferencia de calor, para preservar el principio de conservacin de la energa, W = Q.

Si la transformacin no es cclica

Si no se realiza trabajo mecnico

Si el sistema est aislado trmicamente

Si el sistema realiza trabajo, U disminuye. Si se realiza trabajo sobre el sistema, U aumenta.

Si el sistema absorbe calor al ponerlo en contacto trmico con un foco a temperatura superior, U aumenta.

Si el sistema cede calor al ponerlo en contacto trmico con un foco a una temperatura inferior, U disminuye.

Todos estos casos, los podemos resumir en una nica ecuacin que describe la conservacin de la energa del sistema.

Si el estado inicial y final estn muy prximos entre s, el primer principio se describe

TRANSFORMACIONES

La energa Interna U del sistema depende nicamente del estado del sistema, en un gas ideal depende solamente de su temperatura. Mientras que la transferencia de calor o el trabajo mecnico depende del tipo de transformacin o camino seguido para ir del estado inicial al final.Volumen constante

Presin constante

Calores especficos a presin constante cp y a volumen constante cvEn una transformacin a volumen constante

En una transformacin a presin constante

Como la variacin de energa interna dU no depende del tipo de transformacin, sino solamente del estado inicial y del estado final, la segunda ecuacin se puede escribir como

Empleando la ecuacin de estado de un gas ideal pV = nRT, obtenemos la relacin entre los calores especficos a presin constante ya volumen constante.

Para un gas monoatmico

Para un gas diatmico

La variacin de energa interna en un proceso AB es

Se denomina ndice adiabtico de un gas ideal al cociente

La Calorimetra es la parte de la Termodinmica que nos ensea cmo medir la cantidad de calor que un cuerpo cede o absorbe en un proceso trmico.

Como el calor es una forma de energa, podemos expresar su medida en las unidades de la energa mecnica ya conocidas como el joule o el ergio, pero tambin se puede medir en las unidades llamadas caloras (cal) y kilocalora (Kcal) a las que se les da el nombre de unidades calricas de energa. Entre estas unidades existen las siguientes equivalencias:

1 kcal = 1000 cal

1 cal = 4, 18 J

Experimentalmente se ha demostrado que una misma cantidad de calor tiene efectos distintos sobre diferente cantidad de materia (masa de un cuerpo, m). Estos efectos se manifiestan en la variacin de temperatura que sufren los cuerpos, es decir, si a dos cuerpos se le entrega igual cantidad de calor, aquel que tenga menor masa sufrir un mayor aumento en su temperatura.

La definicin de las unidades calricas se basan en la variacin de temperatura que el calor produce en los cuerpos, en particular de una cantidad determinada de agua: de esta manera, se define lo siguiente:

Una calora es la cantidad de calor que debe ceder o absorber un gramo de agua para que su temperatura vare entre 14,5 C y 15,5 C.

Calor especfico: Dos cuerpos de igual cantidad de masa y a la misma temperatura pueden ceder a absorber distinta cantidad de calor. Esto ocurre si los cuerpos estn constituidos por sustancias o materiales diferentes, por ejemplo cobre y hierro. Por lo tanto el calor cedido o absorbido por un cuerpo depende tambin de esta propiedad que es una constante caracterstica de cada tipo de sustancia. Se define de la siguiente manera:El calor especfico de una sustancia es la cantidad de calor que es cedida o absorbida por un g., de dicha sustancia para que su temperatura vare en 1C. Se simboliza con la letra c.

Cada sustancia o material de la naturaleza tiene un valor de calor especfico propio. Puedes conocer el valor de algunas sustancias en la tabla de calores especficos.Matemticamente se define como:

de donde, al despejar se obtiene:

en que:

es el calor cedido o absorbido por el cuerpo

m es la masa del cuerpo

es la variacin de temperatura que sufre el cuerpo

Tabla de calores especficos de algunas sustancias comunes

MaterialCalor especfico

(en cal/gr. C)

Alcohol0,600

Aluminio0,217

Latn0,094

Cobre0,093

Vidrio0,199

Oro0,031

Hielo Seco0,505

Hierro0,113

Plomo 0,031

Mercurio0,033

Roca 0,180

Hule sinttico0,450

Plata0,056

Agua1,000

Madera0,420

METABOLISMO ENERGTICO

El metabolismo energtico es el conjunto de reacciones que hay en un lado. Pueden ser reacciones:

Anablica: crecimiento.

Catablicas: se consume energa para regular el metabolismo y la temperatura corporal.

El consumo de energa es el trabajo externo ms la energa almacenada ms el calor que se produce (porque muchas reacciones son exotrmicas).

La tasa metablica es la cantidad de energa liberada por unidad de tiempo.

La tasa metablica basal es cuando el trabajo externo es o, la energa almacenada tambin es 0 (en ayuno), es la cantidad de calor desprendido.

La problemtica de la tasa metablica basal es que es compleja, por eso, si el calor que se desprende es fruto de reacciones oxidativas, se determina el consumo de O2.

El metabolismo estndar es que en los animales, la tasa metablica basal es muy difcil de determinar porque se mueven sin parar. Es la misma que la tasa metablica basal en humanos.

La eficiencia es:

La contraccin isotnica es el 50% de la energa que va al msculo y se destina a la contraccin y el resto se desprende en calor.

La contraccin isomtrica no consume energa.

Lo que se oxida para obtener energa y calor son los hidratos de carbono, lpidos y protenas. El cociente respiratorio es:

En los glcidos, Ej: glucosa:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2OLos glcidos tienen un CR = 1.

En los lpidos, Ej: tripalmitina:

C51H98O6 + 145 O2 102 CO2 + 98 H2O

Dependiendo del cociente que tenemos, se sabe qu se degrada para obtener energa. Se analiza las excreciones: N en urea (proviene de los aminocidos).

Se puede aplicar en rganos individuales. Ej: diferencias arterio-venosas de O2.

CR encfalo = 097 099

La produccin de calor (Kcal) por combustin de 1 gr de alimento:

KCALCR

CARBOHIDRATOS411

LPIDOS9307

PROTENAS4209

Los lpidos dan el doble de energa que los carbohidratos.

CMO HACER UNA CALORIMETRA

Una calorimetra es la determinacin de la Tasa Metablica Basal o de la Tasa Metablica estndar. La temperatura ambiente es muy importante.

A temperatura constante de 20C, el calor que desprende el animal es captado por el flujo de agua que pasa. Es muy difcil de hacer. Se tiene que hacer mediante el mtodo indirecto (consumo de O2 del individuo por unidad de tiempo).

Eso funciona porque cuando el individuo inspira absorbe de un lado y hace disminuir el volumen y, cuando se expira lo hace aumentar. El CO2 que entra es atrapado por un sistema qumico y cada vez hay menos volumen.

La velocidad del consumo de O2 viene expresada por la pendiente de la recta.

Se puede calcular la tasa metablica y la energa que cuesta cualquier actividad.La tasa metablica de B es ms alta que la de A. De aqu se deducen las dietas.

CMO EXPRESAR LA TASA METABLICA

Se puede dividir el consumo en O2 entre la masa corporal y se expresa la TM en funcin del consumo de O2/Kg individuo hora.

La expresin ms adiente es la de Kcal/m2 de superficie, porque el calor se intercambia por m2 de superficie. Se expresa el metabolismo basal del individuo por caloras o consumo de energa por m2 de superficie.

AnimalPesoConsumo total O2Consumo O2/gr

Musaraa48 gr355 ml O2/h740 ml O2/gr h

Elefante38 TM268 1 O2/h004 ml O2/gr h

Son dos animales homeotermos. Si la temperatura corporal es constante, tiene que producir el mismo calor que desprenden. Si pierden ms calor del que producen son hipotermos.

Si hace ms calor del que pierden son hipertermos.

El calor que produce el elefante se queda almacenado por el tejido adiposo. La musaraa tiene una piel ms fina y tiene que comer mucho para producir calor que pierde enseguida.

Los animales pequeos tiene problemas para mantener la homeotermia porque no son capaces de hacer estructuras para aguantar el calor.

Como ms grandes se va en valor absoluto la TM de un animal, ms grande ser el consumo de O2 y ms grande la superficie alveolar.

Los animales homeotermos son aves y mamferos. El resto son animales poiquilotermos.

Los poiquilotermos tienen unas TM muy pequeas. Los homeotermos tienen que producir mucho calor para mantener su temperatura.

La determinacin de la TM nos permite evaluar el coste metablico de las actividades que llevan a cabo los animales a personas.

FACTORES QUE MODIFICAN LA TASA METABLICA

Ejercicio: las reacciones derivadas de contracciones musculares son exotrmicas y desprenden calor. Es muy importante. Edad: los jvenes tienen ms metabolismo que los mayores.

Sexo: el macho tiene ms TM porque los andrgenos son anabolizantes.

Masa corporal.

Temperatura ambiental. A ms fro, ms ingesta.

Estado emocional.

Temperatura corporal: cuando aumenta a temperatura corporal, se pierde calor y se produce ms.

Gestacin: incrementa el consumo de O2 y la TM.

Niveles de T3 (Triodotironina), T4 (Tetraiodotironina o tiroxina) circulantes hacen aumentar la TM.

Niveles de adrenalina circulante: produce un incremento en la actividad celular e incrementa la TM por la gluclisis y la liplisis.

La termognesis es la produccin de calor.

TEMPERATURA CORPORAL

Temperatura corporal, medida del grado de calor del organismo en animales de sangre fra y caliente. El mantenimiento de la temperatura corporal de los animales es resultado del metabolismo, un conjunto de procesos mediante los cuales se transforman los alimentos en protenas, hidratos de carbono y grasas y se libera energa en forma de calor. El msculo activo metaboliza los alimentos ms rpido que si est en reposo y se libera ms calor, por ello la actividad fsica eleva la temperatura corporal. El temblor es una forma particular de actividad fsica que pone en movimiento ciertos msculos para estimular el metabolismo y de este modo calentar el cuerpo.Las clulas de los animales de sangre caliente alcanzan su mxima eficacia funcional dentro de un estrecho intervalo de temperaturas. En la especie humana, la temperatura correcta es de 37C, aunque se considera que el intervalo de normalidad est entre 36,4 y 37,2C. Si la temperatura corporal es excesiva, la actividad celular es resistente, y las propias clulas pueden resultar daadas; cuando es demasiado baja disminuye el ritmo de metabolizacin de los alimentos. La temperatura corporal se regula por medio de la tasa de irradiacin de calor por la piel y por la evaporacin del agua. La sudoracin (evaporacin a travs de los poros de la piel) y el jadeo (evaporacin a travs de los poros de la boca) son reguladores habituales de la temperatura en los animales de sangre caliente. Estos fenmenos estn controlados de forma involuntaria por el cerebro.

A diferencia de lo que ocurre en los animales de sangre caliente, en los de sangre fra como insectos, reptiles, anfibios y peces la temperatura corporal varia en funcin de la temperatura del medio; siempre es algo inferior a la de ste, para evitar la prdida de humedad orgnica por evaporacin. Como el ritmo metablico disminuye cuando baja la temperatura exterior, los animales de sangre fa se vuelven torpes cuando las temperaturas son bajas. Para evitar una temperatura corporal excesiva, buscan durante el da los lugares frescos y oscuros.

TEMPERATURAResistencia por razonamiento al flujo. A temperaturas proximas al cero absoluto, muchos materiales presentan caractersticas sorprendentemente diferentes. A temperaturas elevadas, los materiales slidos se lican o se convierten en gases; los compuestos quimicos se separan en sus componentes.

La temperatura de la atmsfera se ve muy influida tanto por las zonas de tierra como de mar. En enero, por ejemplo, las grandes masas de tierra del hemisferio norte estn mucho ms fras que los ocanos de la misma longitud, y en julio la situacin es la contraria. A bajas alturas, la temperatura del aire est determinada en gran medida por la temperatura de la superficie terrestre. Los cambios peridicos de temperatura se deben bsicamente al calentamiento por la radiacin del Sol de las zonas terrestres del planeta, que a su vez calientan el aire situado por encima. Como resultado de este fenmeno, la temperatura disminuye con la altura, desde un nivel de referencia de 15C en el nivel del mar (en latitudes templadas) hasta unos -55C a 11.000 m aproximadamente. Por encima de esta altura, la temperatura permanece casi constante hasta unos 34.000 m. LEYES DE LOS GASES

La determinacin de una ecuacin de estado de los gases implica inevitablemente la medicin de la presin, o fuerza por unidad de rea, que un gas ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene. La presin de los gases comnmente se expresa en atmsferas o milmetros de mercurio. El estudio sistemtico del comportamiento de los gases le interes a los cientficos durante siglos. Destacan los nombres de varios investigadores que establecieron las propiedades de los gases.Ley De Boyle: La relacin matemtica que existe entre la presin y el volumen de una cantidad de un gas a una cierta temperatura fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Boyle encerr una cantidad de aire en el extremo cerrado de un tuvo en forma de U, utilizando mercurio como fluido de retencin. Boyle descubri que el producto de la presin por volumen de una cantidad fija de gas era un valor aproximadamente constante. Not que si la presin de aire se duplica su volumen era la mitad del volumen anterior y si la presin se triplicaba el volumen bajaba a una tercera mitad del inicial. Tambin observo que al calentar un gas aumentaba su volumen si la presin se mantena constante, a este proceso se le llama proceso isoborico.La ley de Boyle se puede expresar como:

Donde Kn,t es una constante cuyo valor depende de la temperatura y de la cantidad de gas.

Hoy, despus de numerosas conformaciones del trabajo de Boyle y experimentos adicionales, la relacin entre el volumen y la presin de un gas se conoce como Ley de Boyle. Si aumenta la presin de un gas. El volumen disminuye proporcionalmente; por lo tanto, si la presin disminuye, el volumen aumenta. Si dos cantidades son inversamente proporcionales, cuando una aumenta la otra disminuye.Ejemplo: piense en un globo inflado, cuando oprimimos el globo (aumenta la presin) el volumen disminuye; al soltarlo (disminuye la presin) el volumen aumenta.Un mtodo que se utiliza extensamente para demostrar la relacin entre dos cantidades es la construccin de grficas, en las que se aprecia fcilmente como varan 2 cantidades entre s.

Ley de Boyle

El volumen de un gas, a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presin.Ley de Charles:

En 1787, Jaques Charles investig la relacin existente entre el volumen y la temperatura de un gas a presin constante. Us un aparato similar al que se ve en la figura Ley de Charles y Gay Lussac:Al conservar la presin constante, el volumen aumenta y cuando la temperatura disminuye, el volumen tambin disminuye. Luego, haba una proporcionalidad lineal directa entre el volumen y la temperatura, la cual se conoce como Ley de Charles.

Ejemplo: un globo lleno aumenta su volumen cuando se le calienta y lo disminuye cuando se le enfra.

Ley de Charles:

El volumen de un gas a presin constante es directamente proporcional a la temperatura Kelvin.

Ley de las Presiones Parciales de Dalton:Cuando Dalton formul por primera vez su teora atmica poco haba elaborado la teora acerca de la vaporizacin del agua y el comportamiento de mezclas gaseosas. A partir de sus mediciones dedujo que dos gases es una mezcal actuaban de manera mutuamente independiente.Por ejemplo si se colocan tres gases en un recipiente de determinado volumen, V, se puede considerar que cada uno de los gases ocupa todo el volumen. Es decir, si el gas est cerrado, las molculas del gas debido a su rpido movimiento azar y ese tamao tan pequeo, ocuparn todo el recipiente. Luego, cada uno de los tres gases que forman todo el recipiente. Luego, cada uno de los tres gases forman la mezcla tendr el volumen V. Ahora, si temperatura del recipiente tuviera un valor constante, T, cada uno de los gases tendra esta temperatura.Si estudiamos cada uno de estos gases en forma separada, la contribucin a la presin de cada componente est directamente relacionada con el nmero de moles del componente y con la razn a la que las partculas chocan con las paredes del recipiente. Dado que cada componente tiene el mismo volumen y temperatura, las diferencias entre las presiones que ejercen se deber a los distintos nmeros de moles.

La presin que ejerce un componente determinado de la mezcla de gases si ste ocupara por s solo el recipiente, se llama presin parcial del componente. Las presiones parciales se calculan aplicando la ley de los gases ideales a cada componente. As la presin parcial, Pc, para una componente consistente en nc moles est dada por la expresin:

Se puede calcular la presin parcial de cada componente, si se conoce el nmero de moles de cada uno en la mezcla encerrada en un volumen determinado, a una temperatura dada. Debido a que las partculas de cada gas componente se conduce en forma independiente, la presin total que ejerza la mezcal ser un resultado de todas las partculas.

Establece que la presin total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales.

Pt = pa +pb + pc + Est relacin se conoce como Ley de las Presiones Parciales de Dalton e indica que la presin total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la mezcla.

La ley de Dalton es muy til cuando deseamos determinar la relacin que existe entre las presiones parciales y la presin total de una mezcla de gases.

Ley de Gay Lussac

Cuando se investiga experimentalmente como depende entre s el volumen y la temperatura de un gas a una presin fija, se encuentra que el volumen aumenta linealmente al aumentar la temperatura. Esta relacin se conoce como Ley de Charles y Gay Lussac, y se puede expresar algebraicamente por:

V = V0 (1 + t)Donde V0 es el volumen que a la temperatura de 0C, es una constante que tiene aproximadamente el valor 1/273 para todos los gases y t es la temperatura en la escala Celsius. Esta ecuacin establece que el volumen de un gas aumenta linealmente al aumentar su temperatura.

Biografas

Robert Boyle (1627 1691):

Cientfico britnico, uno de los primeros defensores de los mtodos cientficos y uno de los fundadores de la qumica moderna.

Naci en Lismore, Irlanda, y estudi en Ginebra, Suiza. Se estableci en Inglaterra y se dedic a la investigacin cientfica. Boyle es considerado uno de los fundadores de los mtodos cientficos modernos porque crey en la necesidad de la observacin objetiva y de los experimentos verificables en los laboratorios, al realizar los estudios cientficos.

Boyle fue el primer qumico que aisl un gas. Perfeccion la bomba de aires y sus estudios le condujeron a formular, independientemente de su colega francs Edme Mariotte, la ley de fsica conocida hoy como ley de Boyle-Mariotte. Esta ley establece que a una temperatura constante, la presin y el volumen de un gas son de combustin y que los metales ganan peso cuando se oxidan. Reconoci la diferencia entre un compuesto y una mezcla, y formul su teora atmica de la materia basndose en sus experimentos de laboratorio. En su obra El qumico escptico (1661), Boyle atac la teora propuesta por el filsofo y cientfico griego aristteles (384 322 a.C.) segn la cual la materia est compuesta por cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua.Propuso que partculas diminutas de materia primaria se combinan de diversas maneras para formar lo que l llam corpsculos, y que todos los fenmenos observables son el resultado del movimiento y estructura de los corpsculos. Boyle fue tambin el primero en verificar las diferencias entre cidos, bases y sales. Entre sus obras estn Origen de formas y caractersticas segn la filosofa corpuscular (1666) y Discurso de las cosas ms all de la razn (1681). Boyle fue uno de los miembros fundadores de la Royal Society de Londres.

Joseph Lous Gay-Lussac (1778 1850):

Qumico y fsico francs conocido por sus estudios sobre las propiedades fsicas de los gases. Naci en Saint Lonard y estudi en la cole Polytecnique y en la cole des Ponts et Chaussses de Pars. Despus de impartir la enseanza en diversos institutos fue, desde 1808 hasta 1832, profesor de fsica en la Sorbona.En 1804 realiz una ascensin en globo para estudiar el magnetismo terrestre y observar la composicin y temperatura del aire a diferentes altitudes. En 1809 formul la ley de los gases que sigue asociada a su nombre.

La ley de Gay-Lussac de los volmenes de combinacin afirma que los volmenes de los gases que intervienen en una reaccin qumica (tanto de reactivos como productos) estn en la proporcin de nmeros enteros pequeos. En relacin con estos estudios, investig junto con el naturista alemn Alexander von Humboldt, la composicin del agua, descubriendo que se compone de dos partes de hidrgeno por una de oxgeno. Unos aos antes, Gay-Lussac haba formulado una ley, independientemente del fsico francs Jacques Alexandre Charles, que afirmaba que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta si la presin se mantiene constante; hoy se conoce como ley de Charles y Gay-Lussac.En 1809 Gay-Lussac trabaj en la preparacin de potasio y el boro e investig las propiedades del cloro y del cido cianhdrico. En el campo de la industria qumica desarroll mejoras en varios procesos de fabricacin y ensayo. En 1831 fue elegido miembro de la Cmara de los Diputados y en 19839 del Senado.Jacques Alexandre Csar Charles (1746-1823):

Qumico, fsico y aeronauta francs, nacido en Beaugency (Loiret). En 1783 construy el primer globo de hidrgeno y ascendi a una altura de casi 3.000m. En 1787 descubri la relacin entre el volumen de un gas y su temperatura, conocida como ley de Charles y Gay-Lussac. En 1785 ingres a la Academia Francesa.John Dalton (1766-1844):

Qumico y fsico britnico, que desarroll la teora atmica en la que se basa la ciencia fsica moderna. Naci el 6 de septiembre de 1766, en Eaglesfield, Cumberland (hoy Cumbria). Fue educado en una escuela cuquera de su ciudad natal, en donde comenz a ensear a la edad de 12 aos. En 1781 se traslad a Kendal, donde dirigi una escuela con su primo y su hermano mayor. Se fue a Manchester en 1793 y all pas el resto de su vida como profesor, primero en el New Collage y ms tarde como tutor privado.En 1787 Dalton comenz una serie de estudios meteorolgicos que continu durante 57 aos, acumulando unas 200.000 observaciones y medidas sobre el clima en el rea de Manchester. El inters de Dalton por la meteorologa le llev a estudiar un gran nmero de fenmenos as como los instrumentos necesarios para medirlos. Fue el primero en probar la teora de que la lluvia se produce por una disminucin de la temperatura, y no por un cambio de presin atmosfrica.

Sin embargo, a la primera obra de Dalton, observaciones y ensayos meteorolgicos (1793), se le prest muy poca atencin.

En 1794 present en la Sociedad Filosfica y Literaria de Manchester un ensayo sobre el daltonismo, un defecto que l mismo padeca; el ensayo fue la primera descripcin de este fenmeno, denominado as por el propio Dalton.

Su contribucin ms importante a la ciencia fue su teora de que la materia est compuesta por tomos de diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos. Esta teora, que Datlon formul por primera vez en 1803, es la piedra angular de la ciencia fsica moderna. En 1808 se public su obra Nuevo sistema de filosofa qumica, que inclua las masas atmicas de varios elementos conocidos en relacin con la masa del hidrgeno. Sus masas no eran totalmente precisas pero constituyen la base de la clasificacin peridica moderna de los elementos. Dalton lleg a su teora atmica a travs del estudio de las propiedades fsicas del aire atmosfrico y de otros gases. En el curso de la investigacin descubri la ley conocida como Ley de Dalton de las presiones parciales, segn la cual, la presin ejercida pro una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales que ejercera cada uno de los gases si l solo ocupara el volumen total de la mezcla.Dalton fue elegido miembro de la Sociedad Real de Londres en 1822 y cuatro aos ms tarde se el concedi la medalla de oro de esta sociedad. En 1830 Dalton se convirti en uno de los ocho socios extranjeros de la Academia de Ciencias Francesa. Muri el 27 de julio de 1844 en Manchester.Ley de Boyle:

Ley de las presiones Parciales de Dalton:Dickson T.R.; Introduccin a la Qumica; Primera Edicin, Mxico; 1982; Publicaciones Culturales

Cada gas en un recipiente por separado, ejerce una presin que depende de la cantidad de gas presente. Cuando se colocan todos los gases dentro de un mismo recipiente, cada uno contribuye a la presin total.

PRACTICA DE GASES LEY DE DALTONObjetivo: Comprobar la capacidad torxico y la dilatacin de los gases.

Actividad I: Hacer el siguiente dispositivo para medir la capacidad torxico de los estudiantes: una botella grande de unos 4 litros con un tapn de jebe atravesado por dos tubos de vidrio, no recto largo, abierto por sus dos extremos y otro al que se adosa una manguera que termina en un tubo de vidrio por el cual sopla cada alumno, ver Fig.. aquella que logre hacer subir el agua mayor altura en el tubo largo ser el que tenga mayor capacidad torxico. Explicar el principio de funcionamiento del equipo.

Actividad II: Si la masa aumenta su temperatura, su volumen as mismo ira aumentando, esto lo podemos probar en la forma siguiente: tenemos un globo de jebe que lo fijamos en la boca de un frasco, ver fig. (a) de modo que a temperatura ambiente el globo est a medio inflar. Al poner la lata dentro de un recipiente, fig (b) el globo se inflar indicndonos que el volumen de aire ha aumentado. En cambio cuando introducimos el frasco en agua helada, ver fig. (c) el globo se desinflar por completo. Como explicas este proceso.

Actividad III: Dilatacin de gases, del agua y calor latente de vaporizacin del agua A qu se debe?

Verificar la dilatacin del gas, del agua y el calor de vaporizacin del agua.

1. Puede mostrarse la dilatacin de los gases con el siguiente equipo sencillo: un frasquito lleno de aire con tapn atravesado con un tubito de vidrio o de plstico dura transparente, dentro del que se ha puesto una gotita de mercurio. Fig. 1. Al tomar el frasquito y envolverlo con la mano, al aire contenido en el depsito se dilatar y veremos la gotita de mercurio subir por el tubito empujada por el aire que se dilata.

2. En un frasco poner unos 100cm3 de agua y realizar una marca. Fig.2. poner el frasco en el congelador del refrigerador. Cuando todo el agua se ha congelado ocupar un volumen mayor. Al medir la diferencia de volmenes con el vaso graduado, o jeringa de inyecciones, se ver que el hielo tiene un volumen 10% mayor que el agua.

3. Se puede mostrar el principio del calor latente de vaporizacin del agua en la siguiente forma: en una cocinilla elctrica poner una cierta cantidad de agua en un recipiente metlico que puede ser una lata de leche vaca fig. 3. Calentar el conjunto observando el termmetro, cuando el agua comienza ha hervir. La temperatura permanecer estacinaria, a pesar de que se sigue suministrando calor al conjunto. La cantidad de agua ira disminuyendo.

Actividad IV: Una persona usando un inflador de mano introduce aire dentro de una llanta y se da cuenta que el inflador aumenta la temperatura. A qu se debe?

Comprobar la transformacin del trabajo en calor (TERMODINMICA)

1. Expresar la temperatura de DE 50C en K y F.

2. Se tiene una escala arbitraria X, cuyo punto de fusin es 10 y su punto de ebullicin 160. A cuntos grados Celsius equivalen 50X?3. Durante un da caluroso de verano la temperatura asciende 25F. Determine el incremento de temperatura en la escala Celsius.

4. A qu temperatura la lectura en la escala Celsius y Fahrenheit coinciden en valor?

5. A qu temperatura ambiente, lo que marca el termmetro Fahrenheit es un nmero mayor en 50 que lo que marca un termmetro Celsius?

6. A qu tempera en la escala de Celsius cumple la siguiente relacin?

7. Una esfera de aluminio de 10cm de dimetro se calienta de 0C a 300C. Cul es el aumento de volumen?

8. En 400g de agua a 20c se introducen 200g de hierro a 12C. Hallar la temperatura final del sistema9. Calcular la cantidad de calor que es necesario proporcionar a un trozo de hielo de 0,5 kg que est a 20C para transformarlo en vapor a presin normal. La presin se realiz en un calormetro de cobre de 0.3 kg.10. Qu trabajo mecnico podr obtenerse en un sistema en el que el rea del cilindro y el mbolo es de 30cm2 y la carrera del mbolo es de 20cm, si la presin del gas del cilindro es de 15x105 N/m2.

I. Una mquina trmica trabaja extrayendo calor de una fuente caliente que est a 510C y bota por escape los gases a 80C A) Cul es la eficiencia del sistema? B) Cul es la relacin entre las cantidades de calor tomadas de la fuente caliente y el que se elimina de la fuente fra?. R. 55% y 1,225.

II. Un pistn pesa 20 kg-f y se desliza, sin razonamiento, en un cilindro vertical de 20cm de dimetro, dentro del que hay aire en condiciones normales de presin y temperatura, ocupando una altura de 40cm. Si el aire se calienta a 200C. Calclese: A)La masa del aire contenido en el cilindro. B) El volumen del aire una vez calentado y C) El trabajo realizado por el aire del cilindro. R. 12,561, 21,75 1 y 6660J.III. Un globo, para estudio de la atmsfera, tiene un volumen de 3m3 al nivel del mar donde la temperatura es de 30C. Cul ser su volumen a una altura en que la presin atmosfrica es de 420 mmHg y la temperatura es de -15C? R. 4,63m3.IV. Dentro de una jeringuilla de inyecciones se tiene 20cm3 de aire a al presin atmosfrica que es de 758 mmHg. A) Cul ser la presin si se empuja el mbolo hasta que el volumen del aire sea de 10cm3? y B)Qu fuerza en kg-f se estar ejerciendo sobre el mbolo si su dimetro es de 2cm? R. 1516 mmHg y 6,48 kg-f.V. Una burbuja de aire a 20m de profundidad en el mar, tiene 10cm3Qu volumen tendr al llegar a la superficie?. R. 29,9 cm3.ESPIROMETRALa capacidad vital del pulmn

La capacidad vital del pulmn se mide por la cantidad de aire que entra y sale de los pulmones en cada movimiento respiratorio, ms el aire complementario y el aire de reserva. Es decir, la capacidad vital es el mximo volumen de aire que podemos expulsar en una respiracin forzada.

El conocimiento de la capacidad vital del pulmn es importante midiendo el volumen de aire que se recoga en un clsico gasmetro. Actualmente, el paciente espira en un tubo que tiene unos sensores conectados a un aparato integrador que proporciona los datos grficos y analticos del flujo de aire (volumen de aire por unidad de tiempo) a lo largo de la espiracin. El rea rayada en la figura representa el volumen de aire total espirado medido en las condiciones ambientales de presin y temperatura.El aparato permite comparar la medida con los datos normalizados estadsticamente para personas de las mismas caractersticas, expresando el resultado en porcentaje respecto del normal.

Tambin se obtienen los datos de las distintas fases de la espiracin que se relacionan con la capacidad de las distintas ramas del aparato respiratorio (bronquios, bronquiolos, alveolos). En las personas que son o han sido muy fumadoras se nota cmo el ltimo tramo de la curva es mucho ms recortado por la menor capacidad de las ltimas ramificaciones bronquiales.

Un espirmetro consta de un tambor invertido sobre una cmara de agua, equilibrado con un contrapeso. En el tambor hay, normalmente, aire. Cuando una persona inspira y espira por el tubo, el tambor sube y baja. Este movimiento queda registrado en una hoja de papel que avanza continuamente. Se obtiene as la grfica llamada espirograma.Instrucciones para el uso del espirmetro de bolsillo spirotest.El espirmetro es un aparato de una generacin que hace posible la medicin de la capacidad pulmonar sin servirse de agua. Este aparato se distingue de los espirmetros de uso corriente en el comercio por una serie de ventajas facilitando as el uso. El instrumento es muy fcil de manejar y tiene una gama de medicin amplia (1000 7000 cc). El aparato se emplea en exmenes de deportes, en la previsin de la higiene pblica y para personas particulares que quiere controlar su capacidad pulmonar.

Modo de empleo

1. Ponga el extremo de la boquilla en la tobera (Figura)

2. Asegure el espirmetro con la mano y compruebe si la aguja est en posicin 0.3. Caso que la aguja no est en posicin 0, tiene que corregirlo girando el anillo exterior de arriba a la derecha o a la izquierda.4. Haga inhalaciones profundas teniendo su cuerpo erguido.Cuando sus pulmones estn llenos de aire, tome la boquilla entre los labios. Espire luego sin interrumpir dentro de 4 5 segundos. Esto es muy importante para obtener resultados exactos.

5. Despus de espirar completamente, haga el favor de leer el valor exacto.6. Repita el procedimiento tres veces. El valor mximo de las tres mediciones corresponde a su capacidad pulmonar.Medidas de precaucin

1. Ponga el Spirotest en posicin horizontal durante la medicin. (Al moverse el aparato, la aguja no puede girar continuamente y los resultados de la medicin no sern exactos).

2. Al usar el aparato no hay que tapar con la mano los agujeros pequeos en el lado del cuerpo superior.3. El uso regular provoca la condensacin de gotas de agua y de saliva en el interior de la caja; de este modo se estorba la exactitud. Despus de cada dcima medicin debiera de quitar la parte inferior limpindola con un pao. (La parte inferior se quita fcilmente girndola en el sentido de las agujas del reloj).4. El Spirotest es un instrumento de precisin igual que un reloj; manjelo con precaucin!Spirotest

Desviaciones tpicas medias

EdadMasculinoFemenino

45

6

7

8

9

10700

850

1070

1300

1500

1700

1950700

800

980

1150

1350

1550

1740

1112

13

14

15

16

17

18

19

2022002540

2900

3250

3600

3900

4100

4200

4300

432019502150

2350

2480

2700

2700

2750

2800

2800

2800

2122

23

24

25

26

27

28

29

3043204300

4280

4250

4220

4200

4180

4150

4120

410028002880

2790

2780

2770

2780

2740

2720

2710

2700

31 ~ 3536 ~ 403990380026402520

41 ~ 45

46 ~ 503800341023802250

51 ~ 55

56 ~ 603240310021602060

61 ~ 6529701980

Gama de medicin:1000 7000cc/100cc

Practica de Volmenes Pulmonares

Objetivo: Medir los volmenes de aire corriente, complementario y de reserva en los pulmones de una persona.

Fundamento terico: La cantidad de aire en los pulmones vara constantemente y se mide con espirmetros. El empleo de estos aparatos demostr que en cada respiracin el hombre inhala y expele 500cm3 de aire, denominado aire corriente. De este volumen, slo 360cm3 llegan por las dems vas respiratorias.

Una inspiracin forzada introduce unos 2000cm3 de aire complementario que llena todo el espacio pulmonar. En una espiracin forzada, se expulsan unos 2000cm3 de aire, de los cuales 500cm3 corresponden a la espiracin normal y 1500cm3 al aire de reserva. El aire que an permanece en los pulmones despus de esta espiracin, es el llamado aire residual, y representa unos 1500cm3.

En la siguiente figura se representan las fracciones de aire existente en los pulmones en los diferentes procesos de la respiracin. La suma de los volmenes de aire corriente, complementario y de reserva se llama capacidad vital. Su valor aproximado en el hombre es de 3 a 4 litros; en la mujer es algo menor, generalmente de 2 a 3 litros.

Material y equipo: 01 Espirmetro

01 Regla de 30cm 01 EstudianteProcedimiento y toma de datos:

1. Con las narices obturadas respira por medio de la pieza bucal y determina el volumen de aire corriente (Vc) que entra y sale de tus pulmones en la respiracin normal.2. Despus de una inspiracin normal ejecuta una inspiracin forzada y determina el volumen de aire complementario (Vcom) existente en los pulmones, siguiendo el proceso anterior.3. Despus de una espiracin normal realiza una espiracin forzada y determina la cantidad de aire de reserva (Vr) siguiendo el proceso del paso (1).4. Repite los pasos 1, 2, 3 no menos de 5 veces y anota los resultados en la Tabla.nVc (cm3)Vcom (cm3)Vr (cm3)

InspiracinEspiracin

1

2

3

4

Conclusiones

Cuestionario:

1. Determina los volmenes ms probables Vc, Vcom, y Vr usando los datos de la tabla. Cules son los lmites de fiabilidad de tus resultados?

2. Cul es la capacidad total de tus pulmones? Cul es tu coeficiente de ventilacin pulmonar?.3. Usando los valores de Vc, Vcom, y Vr determina tu capacidad vital (Cv). Dentro de qu lmites es vlida?.Practica de Capacidad Vital

Objetivo: Medir la capacidad vital y el flujo areo de una persona.

Fundamento terico: La capacidad vital se denota por Cv y se define como el mayor volumen de aire que puede espirar una persona despus de una inspiracin mxima. Este volumen es la suma de los volmenes de aire corriente, complementario y de reserva del experimentador.

La capacidad vital, en realidad, depende del volumen de los pulmones, de la talla, edad, y sexo del sujeto. Tericamente calcularemos la Cv (sin corregir a BTPS) con las frmulas de Balwin, Cournand y Richard (1943), expresando en mililitros (mlt).

1. Para hombres:

2. Para mujeres:

Para otra parte, la capacidad vital es limitada por la debilidad muscular, la presencia de lquido en el abdomen y el dolor torxico. Material y equipo:

01 Espirmetro

01 Estudiante

Procedimiento y toma de datos:

1. Realiza una inspiracin forzada y luego con las narices obturadas espira a travs de la pieza bucal del espirmetro todo el aire de tus pulmones.

2. Con el tallmetro mide tu talla expresando el resultado en centmetros.Tabla N 1NCv (cm3)

1

2

3

4

5

3. Despus de una inspiracin forzada espira con la mayor rapidez posible dentro del espirmetro y registra los volmenes de aire durante 1, 2, 3 segundos. Repite este proceso varias veces y anota los resultados en la siguiente tabla:Tabla N 2t (s)V1 (cm3)V2 (cm3)V3 (cm3)V4 (cm3) (cm3)

1

2

3

El volumen es el promedio de los volmenes en cada segundo.

Cuestionario:1. Usando los datos de la Tabla N1 determina tu capacidad vital ms probable. Dentro de qu lmites es vlido tu resultado?. Cul es el porcentaje de error en tu clculo? Cules son las principales fuentes de error?

2. Cul es tu capacidad vital terica? Qu diferencia existe entre tu Cv terica y tu Cv determinada experimentalmente?. A qu atribuyes este ? Cul es el error porcentual de tu capacidad vital Cv medida experimentalmente en relacin con tu Cv terica?

3. Qu medidas tiles puedes obtener sobre las velocidades de flujo espiratorio a partir de un grfico que relacione el volumen emitido con respecto al tiempo, usando los datos de la tabla 2 Qu porcentaje de aire de tu capacidad vital espiras en el primer segundo? Qu en dos segundos? Qu en tres segundos?.

pH

El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Est determinado por el nmero de ines libres de hidrgeno (H+) en una sustancia.

La acidez es una de las propiedades ms importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones ms solubles en agua.

Equilibrio cidobsico: Las cantidades de cido y bases contenidas en los lquidos orgnicos han de mantenerse en un equilibrio constante. En soluciones como las que se encuentran en el interior o en el exterior de las clulas del organismo, los cidos se disocian en iones de hidrgeno (H+) y aniones.

Las reacciones bioqumicas (es decir, las que tienen lugar en los sistemas vivos) son muy sensibles a los cambios, incluso muy pequeos, de la acidez o alcalinidad. Toda separacin de los estrechos lmites de las concentraciones normales de H+ y OH- puede inducir grandes modificaciones de las funciones de las clulas y alterar la homeostasis. Por esta razn, los cidos y las bases que se estn formando constantemente en el organismo han de mantener un equilibrio.

PH (moles/litro)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14100

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

10-6

10-7

10-8

10-9

10-10

10-11

10-12

10-13

10-1410-14

10-13

10-12

10-1110-10

10-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

La acidez o alcalinidad de una solucin se expresa en una escala de pH, que oscila entre 0 y 14. Esta escala se basa en la concentracin de H+ en la solucin, expresada en unidades qumicas llamadas moles por litro (moles/litro). Un pH 7 significa que la solucin contiene una diezmillonsima parte (0,0000001) de un mol de iones de hidrgeno por libro. El nmero 0,0000001 se expresa como 10-1 en notacin cientfica (forma exponencial) que indica que el nmero es 1 con una coma decimal desplazada 7 lugares hacia la izquierda. Para convertir este valor en pH, el exponente negativo (-7) se cambia por el nmero positivo (7). Una solucin con una concentracin de H+ de 0,0001 (10-4) moles por litro tiene un pH 4; una solucin con una concentracin de 0,0000000001 (10-9) moles por libro tiene un pH 9, y as sucesivamente.El punto medio de la escala es el 7, en l las concentraciones de H+ y de OH- son iguales. Una sustancia con un pH de 7, como el agua pura destilada, es neutra. Una solucin que tenga ms H+ que OH- ser una solucin cida y su pH ser inferior a 7. Una solucin con mayor cantidad de OH- que de H+ es una solucin bsica (alcalina) y su pH es superior a 7. Un cambio de un nmero entero en la escala de pH representa un cambio de 10 veces en elacin a la concentracin previa. Un pH 1 denota 10 veces ms H+ que un pH 2. Un pH 3 indica 10 veces menos H+ que un pH 2 y 100 veces menos H+ que un pH 1.Mantenimiento de pH: sistema tampn

Aunque el pH de los lquidos orgnicos puede diferir, los lmites normales de los distintos lquidos son habitualmente muy especficos y estrechos. En el recuadro se muestra los valores del pH de determinados lquidos corporales en comparacin con sustancias comunes. Los mecanismos homeostsicos mantienen el pH de la sangre entre 7,35 y 7,45, es decir, un pH algo ms bsico que el del agua pura. La saliva es ligeramente cida y el semen ligeramente bsico. Como los riones ayudan a eliminar el exceso de lquido del organismo, la orina puede ser muy cida. Incluso aunque continuamente se ingieran cidos y bases fuertes o se formen estos en el organismo, el pH de los lquidos del interior y del exterior de las clulas permanece casi constante. Una razn importante que justifica este hecho es la existencia de sistema tampn.La funcin de un sistema tampn consiste en convertir los cidos y bases fuertes (relativamente inestables y fcilmente ionizables) en cidos y bases dbiles (relativamente estables y que no se ionizan con tanta facilidad). Se garantiza de esta forma que los cidos o bases fuertes no alteren mucho el pH. Los cidos (o las bases) fuertes se disocian (ionizan ) con facilidad y contribuyen con muchos H+ (u OH-) y tienen menos efectos sobre el pH. Las sustancias qumicas que sustituyen a los cidos o bases fuertes por otros ms dbiles reciben el nombre de tampones. Casi todos los tampones del organismo humano estn formados por un cido dbil y la sal de dicho cido.VALORES DEL pH DE ALGUNAS SUSTANCIAS

SustanciasValor del pH

Jugo gstrico (Jugo digestivo del estmago) *1,2 3,0

Zumo de limn2,2 2,4

Zumo de uva, vinagre, vino.3,0

Refrescos carbonatados3,0 3,5

Lquido vaginal*3,5 4,5

Zumo de pia, zumo de naranja3,5

Zumo de tomate4,2

Caf5,0

Orina*4,6 8,0

Saliva*6,35 6,85

Leche6,6 6,9

Agua destilada (pura)7,0

Sangre*7,35 7,45

Semen (lquido que contiene los espermatozoides) *7,20 7,60

Lquido cefalorraqudeo (lquido del sistema nervioso) *7,4

Jugo pancretico (jugo digestivo del pncreas) *7,1 8,2

Huevos7,6 8,0

Bilis (secrecin heptica que ayuda a la digestin de las grasas) *7,6 8,6

Leche de