El Metabolismo

METABOLISMO 

Los humanos como los animales realizamos trabajo, esto se refleja en las actividades que realizamos, el trabajo que realizamos requiere energía para crecer y para formar nuevas células que sustituyen a las muertas.Dentro de nuestro organismo tiene lugar una gran cantidad de procesos que transforman energía a lo que se le conoce metabolismo.
Y esto se explica con la primera ley de la termodinámica:

El cuerpo realiza trabajo W en sus diversas actividades; si éstas no deben dar como resultado una disminución de la energía interna ( y la temperatura)del cuerpo, de algún modo hay que agregar energía para compensar. Sin embargo la energía interna del cuerpo no se mantiene por un flujo de calor Q en el cuerpo, normalmente, el cuerpo está a una temperatura más alta que su ambiente, así que el calor por lo generalmente fluye hacia fuera del cuerpo.

En un día muy caluroso, cuando se absorbe calor, el cuerpo no tiene forma de utilizar este calor para efectuar los procesos vitales. La fuente de energía que nos permite realizar trabajo es la energía interna que esta almacenada en los alimentos. el cuerpo humano como, la energía interna misma puede fluir hacia el sistema abierto o desde él. 

Cuando una persona come , está llevando directamente energía interna al cuerpo y, en consecuencia, aumenta su energía total U. Con el tiempo , esta energía se destina al trabajo y fluye como calor desde el cuerpo, de acuerdo con la primera ley.

La tasa metabólica es la tasa a la que la energía interna se convierte dentro del cuerpo.

FÍSICA GIANCOLI 

SEXTA EDICIÓN 

PEARSON  

753 PAG

CAP. 15 "LEYES DE LA TERMODINÁMICA" 

Leyes de los gases aplicadas en el área medica 

Las leyes generales de los gases las podemos ver aplicadas en el área medica a través del transporte de oxigeno y dióxido de carbono.

El sistema cardiovascular transporta el oxigeno desde los pulmones a los capilares y el anhídrico carbónico desde los capilares a los pulmones. Los eritrocitos y la hemoglobina son importantes para el transporte de oxigeno y contribuyen a la eliminación de dióxido de carbono producido a las celulas.

* La hemoglobina tiene capacidad para fijar el dióxido de carbono y transportarlo a los pulmones donde lo libera.

* Los eritrocitos disponen de una enzima, la anhidrasa carbónica que hace reaccionar el dióxido de carbono con el agua produciendo el bicarbonato, un importante anión en la regulación de equilibrio ácido- base, el oxigeno es transportado desde los pulmones hasta los capilares por las arterias sistemicas a razón de 50 mL. de oxigeno por litro de sangre, el anhidrico carbónico producido por las células es transportado desde los capilares a los pulmones por las venas sistemicas a razón de 40 mL. de dióxido de carbono por litro de sangre, por tanto en condiciones normales la diferencia arterio-venosa de oxigeno es de 50 mL/litro y la diferencia venosa-arterial de dióxido de carbono es de 40 mL/litro con un gasto cardíaco de 5 de 250 mL/min. 

Ley de Boyle 

La ley de Boyle nos permite explicar la ventilación pulmonar que es el proceso donde se intercambian los gases, el aire entra a los pulmones porque la presión interna es inferior a la de la atmósfera y por lo tanto existe una gradiente de presión e inversamente el aire es expulsado de igual forma.

Proceso de ventilación pulmonar 

                                  

Ley de Charles.

Esta ley se aplica para la respiración en general, cuando el aire entra en ambos pulmones que son mas calientes que el ambiente exterior se expanden aumentando el volumen pulmonar.                         

                          

                  

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     Fuente: http://www.iqb.es/cbasicas/fisio/cap20/cap20_1.htm

El experimento

A continuación se muestran algunos experimentos hechos por el equipo que comprueban algunas de las leyes de los gases .  

                     

Movimiento Browniano en Biología

El movimiento browniano también tiene importantes aportaciones al crecimiento fractal. Existe un proceso denominado DLA (Agregación por difusión limitada), que permite reproducir el crecimiento de algunas entidades vegetales como musgos, algas o líquenes y de procesos químicos como electrolisis o cristalización de ciertos compuestos.

Este proceso de DLA es extremadamente simple y consiste en liberar un número de partículas móviles dentro de un recinto acotado donde previamente habremos fijado una o más partículas. Las partículas liberadas permanecen en movimiento browniano hasta que alcanzan una celda contigua a una partícula fija, en cuyo caso se fijan también y sirven a su vez para poder capturar alguna de las partículas que continúan en movimiento. si se modifica el movimiento browniano por otro que tenga preferencia por alguna dirección, se puede conseguir que determinadas zonas del recinto estén más pobladas y se crezca más deprisa, o bien modificando el número de las partículas y la zona donde se sitúan o la forma del recipiente que las contiene.

Ejemplo en el que se observa la variación de los valores de la dimensión de masa y de la dimensión del contorno calculada por el método del compás en los siguientes DLA.





Otra posibilidad de crecimiento DLA es el vertical. Las partículas se lanzan desde lo alto y las partículas fijas se sitúan en el fondo del recipiente. Se puede observar en la siguiente figura como cuando una formación sobresale, las de sus lados dejan de crecer. Esto es debido a que las más grandes absorben los recursos de las más pequeñas e impiden su crecimiento, fenómeno  que se da en la naturaleza cuando un árbol grande impide que crezcan los que están a su alrededor quitándoles los recursos de luz, agua...

Esta informacion fue tomada de :
http://sabia.tic.udc.es/gc/Contenidos%20adicionales/trabajos/Imagenyvideo/fractales/movimiento_browniano.htm

Einstein y el movimiento browniano .

ARTICULO SOBRE EL MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS PEQUEÑAS SUSPENDIDAS EN LÍQUIDOS EN REPOSO EXIGIDO POR LA TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR DEL CALOR, POR ALBERT EINSTEIN. 

El 11 de mayo de 1905, la revista alemana de física recibió un nuevo artículo de Einstein, Movimiento de partículas pequeñas suspendidas en líquidos en reposo exigido por la teoría cinético-molecular del calor, mismo que fue publicado el 18 de julio.

Se conocía con anterioridad que la teoría cinética explicaba al calor como una consecuencia del continuo movimiento de agitación de los átomos. Este movimiento se aprecia mediante una prueba propuesta por Einstein, según la cual, si en un líquido se suspenden partículas muy pequeñas pero visibles, la acción irregular de los átomos invisibles del líquido debería producir que las partículas se movieran al azar.

Así ocurre en efecto. Tiempo ha, dicha experiencia había sido observada por los biólogos en el llamado “Movimiento browniano”. Robert Brown al principio del siglo XIX había observado los movimientos irregulares y al azar de las partículas dentro de granos de polen en el agua.

Con su artículo, Einstein explicó detalladamente ese movimiento, reforzando la teoría cinética y creando una poderosa herramienta para el estudio de los átomos. Este artículo es una importante contribución a la mecánica estadística moderna. En breve descripción, Einstein demostró que los átomos existen como objetos reales.

en aquel tiempo todavía los científicos no estaban de acuerdo con la teoría de los átomos y las moléculas  

articulo publicado por la revista alemana de física el 18 de julio de 1905

En el siguiente vídeo podrás ver mas desarrollado el tema sobre Albert Einstein y lo que hizo sobre el Movimiento Browniano.

Para tener una mejor explicación sobre la contribución de Albert Einstein al movimiento Browniano haz click aqui para poder disfrutar de un vídeo.

Movimiento Browniano

EL MOVIMIENTO BROWNIANO 

Se le llama movimiento browniano al movimiento que tiene una partícula muy pequeña que se encuentra inmersa en un fluido, característicamente este movimiento es irregular es decir en zig zag.

este movimiento llamado así gracias al biólogo Robert Brown, que al observar bajo un microscopio las partículas de polen que había suspendido en agua se dio cuenta de que estas mostraban un movimiento aleatorio constante 

Movimiento zigzagueante de las partículas. 

Como anteriormente explicamos, según la teoría cinética las partículas están en continuo movimiento, el cual se intensifica al aumentar la temperatura. 

Einstein a través de un articulo titulado “Sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en líquidos en reposo requerido por la teoría cinético-molecular del calor” dijo que el movimiento browniano se debía a la excitación térmica de las moléculas de agua, cada pequeño movimiento de un grano de polen es el resultado de que muchas moléculas colisionen con él. En un tiempo dado, el efecto acumulado de estas colisiones se desequilibrará en una dirección, empujando al grano en esa dirección y después de unos instantes las colisiones se desequilibrarán en otra dirección aleatoria, y así sucesivamente.

Decía que el comportamiento de las partículas suspendidas en el líquido se debía a que eran bombardeadas por partículas invisibles que constituían dicho líquido explicando de esta manera el movimiento browniano.

Albert Einstein

Robert Brown

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En el área de las ciencias medicas el movimiento

             browiniano se ve aplicado de distintas formas, una de las principales y mas comunes es en el movimiento de las partículas del aire.

Otro ejemplo es el movimiento de las bacterias al ser observadas a través del microscopio en la ciencia de biología o microbiologia.

fuente:  http://www.educaplus.org/play-122-Movimiento-browniano.html

             http://historiaybiografias.com/albert03/