Termodinamica a las ciencias de la salud 2, Slides de Física Médica

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FÍSICA APLICADA A LAS CIENCIAS DE LA SALUD

Termodinamica

2 SECCIÓN:

ES

FECHA:25/03/

INTRODUCCIÓN

La regulación de la temperatura corporal es

esencial para mantener el equilibrio interno del

cuerpo (homeostasis) y asegurar el buen

funcionamiento de los órganos. Alteraciones

como la fiebre, la hipertermia y la hipotermia

reflejan distintos mecanismos y respuestas del

organismo frente a infecciones, fallos en la

disipación del calor o pérdida excesiva de

temperatura, siendo clave su comprensión para el

diagnóstico y manejo clínico.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Fiebre, Hipertermia e Hipotermia

Fiebre

● Mecanismo de defensa.

● Elevación programada por

el hipotálamo.

Hipertermia

● No controlada.

● Riesgo vital por

acumulación excesiva de

calor.

Hipotermia

● Disminución peligrosa

de temperatura central.

● Afecta órganos vitales.

Importancia de la temperatura

corporal

● Mantiene equilibrio

y funciones vitales

(homeostasis).

● Refleja balance entre

producción y pérdida

de calor.

Estados térmicos

relevantes:

● Fiebre : Ajuste

hipotalámico frente a

infecciones.

● Hipertermia : Fallo en la

disipación del calor.

● (^) Hipotermia : Descenso

crítico de

temperatura.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Aplicaciones Clínicas - Medición

Medición de temperatura corporal:

● (^) Oral : Común, adultos.

● (^) Rectal : Precisión alta,

críticos/neonatos.

● Timpánico : Rápido y no

invasivo.

Aplicaciones Clínicas - Tratamiento

Hipertermia

Enfriamiento externo: compresas, baños fríos.

Hipotermia

Recalentamiento: mantas térmicas, líquidos

templados.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Leyes de la Termodinámica

1ª Ley – Conservación de

energía ΔU = Q − W

Ejemplo: Alimentos →

trabajo muscular + calor.

2ª Ley – Aumento de entropía

El calor siempre fluye del

más caliente al más frío.

3ª Ley – Imposibilidad del 0

absoluto

V a r i a b l e s T

“Ama lo que haces, aprende

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Tipos de Sistemas Termodinámicos

Abierto : Intercambia energía y materia

(Ej. cuerpo humano).

Cerrado : Solo energía (Ej. botella cerrada

al sol).

Aislado : Nada (Ej. termo ideal).

Equilibrio Térmico

Cuando dos cuerpos en contacto alcanzan

la misma temperatura.

Base para la medición precisa y las

terapias térmicas.

APLICADO A LA MEDICINA

Temperatura central (oral, rectal, timpánica, esofágica) se utiliza en

situaciones que requieren precisión diagnóstica: por ejemplo, en pacientes

críticos o en quirófano.

Temperatura superficial varía con el ambiente y tiene menor valor

diagnóstico, pero es útil para evaluar la perfusión cutánea y el estado

hemodinámico (como en shock).

Termogénesis en medicina

a. Metabolismo basal

Conocer el metabolismo basal es

esencial en:

Evaluación del

estado nutricional.

Dosificación de fármacos

en pacientes críticos.

Diagnóstico de

trastornos endocrinos

como el hipotiroidismo

o hipertiroidismo.

b. Tiritera y escalofríos

Los escalofríos se consideran

un mecanismo clínico observable

que indica:

Inicio de fiebre por infección.

Respuesta del cuerpo a

la hipotermia.

A veces ocurren por efectos

adversos de fármacos

(como anfotericina B).

Aplicado en la medicina

4. Distribución del Calor

La convección sanguínea es

clave en patologías

como insuficiencia

cardíaca,

shock

o

donde

la

distribución térmica está alterada.

El intercambio por

contracorriente permite

conservar calor en

ambientes fríos. Esto es

relevante

del

deporte,cirugía y

manejo

de

en medicina

reconstructiv

a hipotermia.

5.Pérdidas de Calor (Termólisis) y

Significado Médico

Radiación y Convección: Importantes

en manejo de pacientes con fiebre o

golpe de calor. Intervenciones como

baños tibios, ventilación forzada o uso

de compresas frías se basan en estos

principios.

Evaporación (sudor): Fundamental

en ambientes calurosos. La anidrosis

(falta de sudor) en enfermedades como

el síndrome de Riley-Day puede poner

en riesgo la vida.

Aplicado en la medicina

Fiebre

Es la elevación de la temperatura

corporal Fases Clínicas de la Fiebre:

Fase de Escalofríos

Signos: Tiritones, vasoconstricción,

piel fría, sensación de frío.

Causa: Activación del centro termorregulador por el

nuevo punto de ajuste.

ORGANIZADOR

.

PROBLEMAS DE APLICACIÓN

1. Una mujer de 55 kg hace trampa en su dieta y come una dona de jalea de 540 Calorías (0.54 kcal)

para desayunar. ¿Cuántos Joules de energía son el equivalente de una dona de jalea? b. ¿Cuántas

escaleras debe subir la mujer para realizar una cantidad de trabajo mecánico equivalente a la

energía de la dona? Suponga que la altura de un solo escalón es de 15 cm. a. Si el cuerpo humano

es sólo eficiente en 25% convirtiendo la energía química en energía mecánica, ¿cuántas escaleras

debe subir la mujer para equilibrar su

Datos:

● Masa de la mujer: 55 kg

● Energía de la dona: 540 Calorías = 0.54 kcal

● Altura de un escalón: 15 cm = 0.15 m

● Eficiencia del cuerpo: 25%

● 1 kcal = 4184 J

a. ¿Cuántos Joules de energía son

el equivalente de una dona de

jalea?

E=0.54kcal×4184J/kcal=2260.56J

PROBLEMAS DE APLICACIÓN

1. Una mujer de 55 kg hace trampa en su dieta y come una dona de jalea de 540 Calorías (0.54 kcal)

para desayunar. ¿Cuántos Joules de energía son el equivalente de una dona de jalea? b. ¿Cuántas

escaleras debe subir la mujer para realizar una cantidad de trabajo mecánico equivalente a la

energía de la dona? Suponga que la altura de un solo escalón es de 15 cm. a. Si el cuerpo humano

es sólo eficiente en 25% convirtiendo la energía química en energía mecánica, ¿cuántas escaleras

debe subir la mujer para equilibrar su

Datos:

● Masa de la mujer: 55 kg

● Energía de la dona: 540 Calorías = 0.54 kcal

● Altura de un escalón: 15 cm = 0.15 m

● Eficiencia del cuerpo: 25%

● 1 kcal = 4184 J

c. ¿Cuántas escaleras debe subir la mujer si su

cuerpo solo convierte el 25% de la energía química

en energía mecánica? Si la eficiencia es del 25%, eso

significa que solo el 25% de la energía consumida se

convierte en trabajo útil. Entonces, para compensar la

dona:

PROBLEMAS DE APLICACIÓN

2. El exceso de energía interna del metabolismo se agota a través de una variedad de canales,

como la radiación y evaporación directas de la transpiración. Considere otro camino para la

pérdida de energía: humedad en la respiración exhalada. Suponga que usted exhala 22.

veces por minuto, cada uno con un volumen de 0.600 L. Suponga también que usted inhala

aire seco y exhala aire a 37 °C que contiene vapor de agua con una presión de vapor de 3.

kPa. El vapor viene de la evaporación del agua líquida en su cuerpo. Modele el vapor de agua

como gas ideal. Suponga que el calor latente de evaporación a 37 °C es igual a su calor de

evaporación a 100 °C. Calcule la rapidez a la que usted pierde energía exhalando el aire

húmedo.