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EJES DE LA TERMODINAMIA
PRIMERA LEY DE CONSERVACION: Esta ley establece que la energía de un sistema no puede ser creada ni destruida por lo tanto solo puede ser transformada en otro tipo de energía. IMP! Aplicada a un sistema abierto, el cumplimiento de esta ley establece una igualdad cuantitativa entra la energía de entrada y la de la salida. DEFINICIONES: I. SISTEMA : Conjunto de partes o elementos que interactúan entre sí con fin común. II. SISTEMA ABIERTO : Es aquel que puede intercambiar materia, energía e información con el entorno. IMP! Todos los seres vivos forman parte de los sistemas abiertos. IMP! Se define al entorno de un sistema como aquel sistema de mayor jerarquía que incluye al sistema en estudio. También se lo denomina supersistema (diagrama de Odum) Energía = E Energía inicial = Energía final Trabajo Interno: Es de mantenimiento del sistema, la Energía utilizada se transforma en Calor (q) Trabajo Externo: permite modificar los límites del sistema / hay cambios expansivos y extensivos Trabajo (W)
Energia de entrada o
Energia inicial
Energia de salida o
Energia Final
Energia 1°
SE TRANFORMA EN
EI= Q+W
Energia 2°
E. potencial
TRABAJO INTERNO
TRABAJO EXTERNO
E. cinetica E. magnetica E. mecanica. E. elastica. E. gravitatoria E.. otras
LA APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY EN LOS SERES VIVOS
1000 Kcal 900 Kcal E. Calórica -------------> ------------> -----------> - ---------> 100 kcal Oxidación – devolución de la energía robada BM: BIOMASA PPB: PROPIEDAD PRIMARIA BRUTA PPN: PROPIEDAD PRIMARIA NETA Consumidores primarios y secundarios son pueden producir su propio alimento E. Química -----------> Aportado por los alimentos proteínas, lípidos, glúcidos. Ei= es “E” química propia Ei= Q + W 1 2 3
_1. VALOR CALORICO TOTAL Kcal / VCTR / día.
- Metabolismo basal (dependen de las hormonas tiroideas, individuo tiende a la auto_ _conservación) termorregulación, actividad física.
- CRECIMIENTO: Aumento de peso, talla, perímetro cefálico (como la hipertrofia y hiperplasia_ de todas las células).
Energía
Solar
Energía se transforma por fotosintesis en: Ei = Q+W PPB(100%) = Rspiracion celular + PPN
Energía
Calorica
EI = Q + W PPB = R + PPN 1OOO = 900 + 100 PPB = R + PPN 100 100 Se transforma por metabolismo hepático (Hígado)
Entropía = variable termodinámica que mide el grado de desorden energético que presenta un sistema. IMP! Cuanto mayor es el desorden energético, mayor es la entropía, por lo tanto mayor es a producción de calor. IMP! Todos los seres vivos nacen con valor de entropía mínimos, esto significa que como sistema abierto al nacer presentamos un máximo orden energético, por lo tanto es mínima la entropía y calor, como consecuencia la energía que queda disponible en un sistema para producir trabajo alcanza su máxima expresión. Por todo esto podemos afirmar que el individuo en crecimiento es una maquina eficaz para transformar y aprovechar la energía. A medida que los seres humanos evolucionan como sistema. La energía interna contenida se va desordenando, esto provoca un aumento progresivo de la entropía y por ende un aumento d la producción de calor. Por lo tanto podemos afirmar que el individuo adulto no posee eficacia, ya que casi toda la energía interna (EI) es transformada en calor. En conclusión mientras los seres vivos intenten mantener el orden energético deberán incorporar energía a través de los alimentos, esto termodinámicamente define al estado estacionario. IMP! Todos los seres vivos se encuentran en ESTADO ESTACIONARIO. I. ESTACIONARIO : Se lo define como aquel estado en el cual el sistema mantienen constantes sus variables gracias a un aporte de energía por parte del entorno. II. ESTADO EN EQUILIBRIO TERMODINAMICO: Es aquel estado donde el sistema mantiene constante sus variables sin aporte de energía por parte del entorno. IMP! Los seres vivos solo logran el equilibrio después de la muerte.
Cálculo De Eficacias
EFICACIA = Energía Útil x 100 = %
Energia Total
1° Ei = Q + W
2° E Total = E inútil + E útil
En plantas = Eficacia = PNN x 100 = % (porcentaje de eficacia)
PPB
En el hombre = Eficacia = W realizado x 100 = % (porcentaje de eficacia)
E. consumida (VCT)
IMP! En las plantas o autótrofos la eficacia de transformación define el comportamiento de la energía en un ecosistema. IMP! La energía en un ecosistema fluye en sentido unidireccional esto se debe a eficacia de transformación la cual da origen “la ley del diezmo ecológico”
Esta ley establece que solo el 10% de la energía interna que fue transformada en el sistema es la que queda disponible para ser utilizada por Nivel Trófico siguiente es por ello que las cadenas alimentarias como máximo se puedan encontrar entre cuatro a cinco niveles tróficos sabiendo que el hombre como especie es el que ocupa esto niveles. IMP! Al el flujo energético limitado por la ley del diezmo y ser el hombre el que ocupa generalmente lo últimos Niveles Tróficos lo obliga a ser omnívoro para incorporar flujo energético. INDICE DE CRECIMIENTO ADULTO MUERTO BIEN MUERTO EI = Q + W W > Q Variación de Ei = Total ET= E útil + E inútil E útil > E inútil Máxima eficacia Proceso no espontaneo A E Libre ( A F +) Mínima entropía EI = Q W < Q Variación de Ei = 0 ET= E útil + E inútil Todo energía inútil Nula eficacia Proceso no espontaneo ( A F +) Aumento de entropía EI = Q Q Variación de Ei = ( - ) ET= E inútil Todo energía inútil Nula eficacia Proceso espontaneo ( A F - ) Máxima entropía EI = 0 Q = 0 Variación de Ei = 0 ET= 0 Inútil = 0 Eficacia = 0 No hay proceso A F = 0 Mínima entropía ESTACIONARIO EVOLUTIVO ESTACIONARIO PROPIAMENTE DICITO ESTACIONARIO PROPIAMENTE DICITO EQUILIBRIO LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA. La ley cero de la termodinámica nos explica que cuando dos cuerpos se encuentran en equilibrio, es decir, con la misma temperatura, el intercambio de energía entre ellos siempre será cero. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA. Postula que “la energía no se crea ni se destruye solo se transforma” Hay que notar que el principio de conservación de energía y la ley de conservación de la materia no son los mismos. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Este postulado nos dice que es físicamente imposible construir una máquina que no tenga perdidas de energía en su proceso termodinámico, es decir la eficiencia térmica jamás llegara al 100%. TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA La tercera ley de la termodinámica nos dice que es imposible llegar al cero absoluto. En caso lograrse, cualquier sistema físico se detiene y la entropía alcanza su valor mínimo.
