1. Termodinámica
QF: Edwin Pomatanta Plasencia
Docente Uladech Catolica
Email:edwinpomatanta@hotmail.com

2. Calor y Temperatura

3. Calor y Temperatura
• El calor es la energía total del movimiento molecular
en una sustancia, mientras temperatura es una medida
de la energía molecular media.
• El calor depende de la velocidad de las partículas, su
número, su tamaño y su tipo. La temperatura no
depende del tamaño, del número o del tipo
• El calor es lo que hace que la temperatura aumente o
disminuya
• La temperatura no es energía sino una medida de ella
• El calor sí es energía, la cual es ganada o perdida en
estos procesos.

4. Calor y Temperatura

5. Escalas de temperatura
• Los termómetros, todos miden agitación
térmica de las moléculas.
• Escala Térmica:
• Fahrenheit, la Celsius y la kelvin (o absoluta).
• Cada escala considera dos puntos de
referencia, uno superior y el otro inferior, y un
número de divisiones entre las referencias
señaladas

6. Escalas de temperatura

7. Escalas de temperatura
• Escala Fahrenheit:referencia inferior el punto
de fusión de una mezcla de sales de hielo
(0Fº) y como referencia superior el punto de
ebullición del agua (212ºF)
• Escala Celsius: su referencia inferior esta
basada en el punto de fusión del hielo (0ºC) y
la superior en el punto de ebullición del agua
(100ºC). Entre estas dos referencias existen
100 divisiones.

8. Escalas de temperatura

9. • Para convertir de grado centígrado a
Fahrenheit o viceversa, se utiliza esta
formula:

10. • Escala Kelvin: Ésta escala es la que se usa en
la ciencia y esta basada en los principios de
la Termodinámica, en los que se predice la
existencia de una temperatura mínima, en
la cual las partículas de un sistema carecen
de energía térmica.
• La temperatura en la cual las partículas
carecen de movimiento se conocen como
Cero Absoluto (0ºK).

11. Conceptos Claves

12. Conceptos Claves
• Calor: energía transferida entre dos cuerpos o
sistemas, se puede asociar al movimiento de
los átomos, moléculas y otras partículas que
forman la materia.
• Se simboliza como Q y su unidad de medida
en SI es Joule. La unidad clásica para medir la
cantidad de calor es la caloría.

13. Calor

14. Conceptos Claves
• KILOCALORIA: La unidad de calor es la
cantidad de calor necesaria para variar la
temperatura de la unidad de masa de agua en
1ºC en torno a los 15ºC
• Por ejemplo: 1 kcal es la cantidad de calor
necesaria para aumentar la temperatura de 1
kg de agua de 14,5 a 15,5ºC
•

15. Conceptos Claves
• En el Sistema Internacional de Unidades (SI),
la unidad de calor es la misma de energía, es
decir el Joule.
• 1 caloría = 4,186 Joule
• 1 kcal = 4,186 kJoule

16. Conceptos Claves
• Trabajo: Fuerza que actúa sobre un objeto
para causar un desplazamiento.
• Calor específico: o capacidad calorifica, es
la cantidad de calor necesaria para calentar
una unidad de masa o peso elevando su
temperatura en 1ºC. Es una propiedad
específica (particular) de cada sustancia.
Capacidad calorífica = m x Ce

17. Trabajo

18. Conceptos Claves
Cantidad de calor: Se define como la variación
energética que acompaña a un traslado de calor
señalado por la temperatura:
• Q = m x Ce x (Tf – Ti)
• donde:
• Q = Cantidad de calor
• m = masa
• Ce = Calor específico
• Tf = Temperatura final
• Ti = Temperatura inicial

19. Conceptos Claves
• Equilibrio Térmico: Se dice que los cuerpos en
contacto térmico se encuentran en equilibrio
térmico cuando no existe flujo de calor de uno
hacia el otro

20. Termodinámica

21. Termodinámica
• Estudia los procesos en los que se transfiere
energía como calor y como trabajo.
• El calor se define como una transferencia de
energía debida a una diferencia de
temperatura, mientras que el trabajo es una
transferencia de energía que no se debe a una
diferencia de temperatura.

23. SISTEMA
• Por sistema se entiende un objeto o conjunto de
objetos que deseamos considerar.
• El resto, lo demás en el Universo, que no pertenece
al sistema, se conoce como su "ambiente".
• Se consideran varios tipos de sistemas.
• En un sistema cerrado no entra ni sale masa,
contrariamente a los sistemas abiertos donde sí
puede entrar o salir masa. Un sistema cerrado es
aislado si no pasa energía en cualquiera de sus
formas por sus fronteras.

24. SISTEMA

25. SISTEMA

26. Teoría Cinética

27. Teoría Cinética
• Teoría que explica la manera como se mueven
las moléculas (dinámica molecular).
• Las moléculas que forman un gas perfecto se
mueven golpeándose unas con otras
semejantes a unas bolas de billar y
arremetiendo contra la superficie que
contiene el gas.
• La energía asociada con este movimiento se
llama Energía Cinética

29. Teoría Cinética

30. Leyes de la termodinámica

31. Leyes de la termodinámica
• Ley Cero: afirma que si dos objetos A y B están
por separado en equilibrio térmico con un
tercer objeto C, entonces los objetos A y B
están en equilibrio térmico entre sí.
• Si uno de estos sistemas se pone en contacto
con un entorno infinito situado a una
determinada temperatura, el sistema acabará
alcanzando el equilibrio termodinámico con su
entorno, es decir, llegará a tener la misma
temperatura que éste.

32. Ley Cero

33. Leyes de la termodinámica
• Primera Ley: se convierte en un enunciado de
la ley de la conservación de la energía para los
sistemas termodinámicos.
• La energía total de un sistema de partículas
(U), cambia en una cantidad exactamente
igual a la cantidad que se le agrega al sistema,
menos la cantidad que se le quita.
• U f – U i. = U
U = Q – W

35. Leyes de la termodinámica
• De acuerdo con la primera ley, la energía
interna de un sistema se puede incrementar
ya sea agregando calor o realizando un trabajo
sobre el sistema.
• Es posible convertir completamente el trabajo
en calor, pero en la practica, es imposible
convertir completamente el calor en trabajo
sin modificar los alrededores.

36. • Segunda ley : establece cuales procesos de la
naturaleza pueden ocurrir o no.
• Ejemplos:
• 1) Cuando dos objetos que están a diferente
temperatura se ponen en contacto térmico entre sí,
el calor fluye del objeto más cálido al más frío, pero
nunca del más frío al más cálido.
• 2) La sal se disuelve espontáneamente en el agua,
pero la extracción de la sal del agua requiere alguna
influencia externa.
• 3) Cuando se deja caer una pelota de goma al piso,
rebota hasta detenerse, pero el proceso inverso
nunca ocurre.

37. Segunda ley

38. • Tercera Ley: Se denomina Teorema de Nernst.
Afirma que la entropía de un sistema dado en
el cero absoluto tiene un valor constante. Esto
es así porque un sistema en el cero absoluto
existe en su estado fundamental, así que su
entropía está determinada solo por la
degeneración de su estado fundamental.
• En términos simples, la tercera ley indica que
la entropía de una sustancia pura en el cero
absoluto es cero.

40. Entalpía termodinámica
• "H", contenido de calor, calculada en julios
• Es una variable de estado, (lo que quiere decir
que, sólo depende de los estados inicial y
final)
• Se define como la suma de la energía interna
de un sistema termodinámico y el producto de
su volumen y su presión.

41. • Donde:
• H es la entalpía (en julios).
• U es la energía interna (en julios).
• p es la presión del sistema (en pascales).
• V es el volumen del sistema (en metros
cúbicos).

42. Formas de transferir el calor

43. Formas de transferir el calor
• El calor se transfiere por la diferencia de
temperatura entre dos partes adyacentes de
un cuerpo.
• El calor se transfiere mediante convección,
radiación o conducción.
• Aunque estos tres procesos pueden tener
lugar simultáneamente, puede ocurrir que
uno de los mecanismos predomine sobre los
otros dos.

45. Formas de transferir el calor
• Conducción: Es el tipo de transferencia de
energía térmica donde esta es llevada por las
moléculas en forma de movimiento algunas
de ellas, a través de la colisión molecular, se lo
transfieren a otras moléculas de un segundo
objeto que se pone en contacto con ellas

46. El calor se desplaza desde el extremo caliente de la
barra hacia el extremo frío
FORMAS DE TRANSFERIR EL CALOR

47. Formas de transferir el calor
• Convección: Si existe una diferencia de
temperatura en el interior de un fluido
(líquido o un gas) es casi seguro que se
producirá un movimiento llamado convección.

48. Si calentamos una cacerola llena de agua, el líquido más próximo al fondo
se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de
la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de
ello el agua caliente asciende y parte del fluido más frío baja hacia el
fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulación. El líquido más
frío vuelve a calentarse por conducción, mientras que el líquido más
caliente situado arriba pierde parte de su calor por radiación y lo cede al
aire situado por encima.

49. • Radiación: las sustancias que intercambian
calor no tienen que estar en contacto, sino
que pueden estar separadas por un vacío.
• La vibración de los electrones (salto cuántico)
está determinada por la cantidad de energía
absorbida. Esta energía es liberada en forma
de radiación (luz, calor, rayos x) dependiendo
de la energía de estimulación administrada

50. El calor atraviesa el espacio en forma de rayos infrarrojos
EL CALOR ABSORBIDO POR RADIACIÓN SE MIDE SEGÚN LA SIGUIENTE FÓRMULA
Q/ T = (1000 W/M2) EA COS O
ES DECIR, LA CANTIDAD DE CALOR ABSORBIDA POR UN CUERPO ES DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL CON EL ÁNGULO DE INCIDENCIA SOBRE EL.

51. Termometría

52. Termometría
• Una de las características más importantes del
estado de salud era la conservación de una
temperatura corporal constante; una
elevación del la misma siempre se acompaña
de malestar y es un signo inequívoco de
alerta.

53. Termometría
• Existen tres tipos de termómetro clínicos:
Oral, axilar y rectal.
• El oral se caracteriza porque su vástago o
bulbo de mercurio es largo, la igual que en el
axilar, mientras que en rectal tiene un vástago
o reservorio de mercurio de forma esférica

54. Termometria

55. Termometría
• Para los valores normales de la temperatura
corporal, se presentan los datos más
utilizados:
• Temperatura oral: 36,7°C a 37°C
• Temperatura axilar: 36,1° a 36,5°C
• Temperatura rectal: 37,3° a 37,6°C

56. Termorregulación

57. Termorregulación
• Un organismo vivo como el ser humano es
considerado como un sistema termodinámico
abierto en estado aproximadamente
estacionario.
• Existe transferencia de energía y de materia
hacia el medio que nos rodea, pero que pesar
de ello, la temperatura se mantiene constante.

58. • La homeotermia se establece de manera
adecuada y completa sólo en las regiones
profundas del cuerpo (núcleo central). Ésta
región constituye alrededor de 80% de la
masa corporal.
• La mayor parte de los órganos del núcleo
central poseen una concentración semejante y
abundante agua, la capacidad calorífica
apenas se modifica; esto determina la
condición necesaria para que la temperatura
se mantenga constante

59. Termorregulación
• La cantidad de calor que se produce en
nuestro cuerpo (termogénesis) se iguala con
la cantidad de calor que se pierde (termólisis).

60. Termorregulación
• La homeotermia se establece de manera
adecuada y completa sólo en las regiones
profundas del cuerpo (núcleo central). Ésta
región constituye alrededor de 80% de la
masa corporal.
• El resto del organismo, llamado muchas veces
corteza, se comporta poiquilotérmicamente
(su temperatura varía con el ambiente).

61. Termorregulación
• En el nucleo central la cantidad de calor
producida (P) resulta igual a la cantidad
perdida por radiación (R), convección (C),
evaporación (E) y también por conducción (K),
es decir:
• P = R + C + E +K

62. Termorregulación
• El estudio de la termorregulación obliga
considerar:
• La producción de calor (P)
• El transporte del calor desde el núcleo hacia la
superficie
• Las perdidas de calor en la superficie corporal
(R + C + E + K)

63. Termorregulación

64. Producción de calor

65. Producción de calor
• a) Metabolismo Basal
• b) Aumento de la actividad muscular
• c) Efecto de las catecolaminas (adrenalina y
noradrenalina)
• d) Efecto de las hormonas tiroideas (tiroxina)

66. Producción de calor
• a) Metabolismo Basal
• Es la cantidad de calor que produce el sujeto
por metro cuadrado de superficie corporal y
por hora, hallándose despierto, en ayunas
desde 12 horas anteriores, en reposo físico y
mental y en un ambiente de temperatura
agradable.

67. El calor se produce primariamente en las partes anatómicas del
organismo que hemos denominado central o nuclear, a pesar de que esta
parte sólo representa un tercio de la masa corporal total
CUADRO: MASA CORPORAL RELATIVA Y TASA DE
PRODUCCIÓN DE CALOR PARA CADA UNA DE LAS PARTES
DEL ORGANISMO EN REPOSO Y EN EL EJERCICIO .

68. Producción de calor
• b) Aumento de la actividad muscular:
centro motor primario para los escalofríos.
• c) Efecto de las catecolaminas (adrenalina y
noradrenalina: termogénesis química
(incremento del metabolismo celular).
• d) Efecto de las hormonas tiroideas (tiroxina):
• incrementa el metabolismo celular de todo el
cuerpo

69. Producción de calor

71. Transporte del calor desde el
núcleo hacia la superficie

72. Transporte del calor desde el
núcleo hacia la superficie
• Se da por dos mecanismos:
• La conducción física, de escasa importancia
debido a la poca conducción fisiotérmica de los
diferentes tejidos del cuerpo, en especial del
adiposo (calor específico 3,21 kJ/kg/°C)
• La convección circulatoria (convección forzada),
el más importante, puesto que la sangre al
presentar gran cantidad de agua se convierte en
la sustancia con mayor calor específico en el
organismo (3,8 kJ/kg/°C)

73. Transporte del calor desde el
núcleo hacia la superficie

74. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)

75. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)
• Una vez producido el calor, éste es transferido
y repartido a los distintos órganos y sistemas.
• Este proceso se realiza por los mecanismos de
conducción, convección y por el mecanismo
de intercambio de calor por contracorriente

76. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)

77. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)
• a) Radiación:
• Es la transferencia de calor por ondas
electromagnéticas y constituye la forma más
importante de pérdida de calor en el cuerpo
humano, alcanzando un total de 60 %.
• Esta forma de pérdida no se puede controlar ya que
depende de la emisión de rayos infrarrojos. Se
puede ganar o perder calor dependiendo de que la
piel se encuentre más fría o más caliente que los
objetos del entorno

78. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)
• b)Evaporación:
• La evaporación se realiza gracias al sudor y
puede ser de dos formas, una imperceptible,
insensible y constante denominada
perspiración y otra más significativa y
ostensible llamada sudoración.
• Constituye en condiciones normales un 22 %
del total de calor que se pierde.

79. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)
• c) Convección:
• Ocurre cuando el calor de nuestro cuerpo es
trasladado o retirado por un fluido que puede
ser el aire o el agua (por ejemplo cuando
estamos frente a un ventilador).
• Por convección del aire se pierde
aproximadamente el 15 % del calor corporal.
• Al igual que el anterior, se puede ganar o
perder calor.

80. Perdida de calor en la superficie
corporal (R + C+ E + K)
• d)Conducción:
• Es un mecanismo poco importante para el
organismo ya que por el enorme poder
aislante de la grasa corporal, solamente
perdemos por esta forma un 3 % del calor
corporal.

82. INTEGRACIÓN CENTRAL

83. • INTEGRACIÓN CENTRAL
• HIPOTÁLAMO ANTERIOR:
• HIPOTÁLAMO POSTERIOR

84. INTEGRACIÓN CENTRAL

85. INTEGRACIÓN CENTRAL
• HIPOTÁLAMO ANTERIOR: Son los lugares de
partida de las órdenes reguladoras de la
termólisis (se oponen al calentamiento):
• - Vasodilatación
• - Sudoración
• - Disminución de la producción de energía

86. INTEGRACIÓN CENTRAL
• HIPOTÁLAMO POSTERIOR: Es responsable de
las órdenes para la termogénesis (se oponen
al enfriamiento):
• - Vasoconstricción cutánea.
• - Piloerección
• - Aumento de la producción de calor

87. Trastornos de la
termorregulación
Fiebre

88. Fiebre
• Es la alteración más común de la temperatura.
• Se establece cuando existe una modificación
en el nivel de referencia natural (punto de
ajuste) que se establece en el hipotálamo.
• Durante un episodio febril, el sistema
regulador térmico funcionan pero, se ha
cambiado el punto de referencia. En lugar de
37ºC la regulación se produce en torno a un
valor mas elevado; por ejemplo del orden de
los 38 ºC – 39ºC.

89. Fiebre
• a) Fase de escalofríos
• b) Fase de estabilidad térmica
• c) Fase de crisis

90. Gasto energético

91. Gasto energético
• Es la relación entre el consumo de energía y la
energía que el organismo necesita.
• Para mantener el equilibrio, la energía
consumida debe de ser igual a la utilizada, o sea
que las necesidades energéticas diarias han de
ser igual al gasto energético total diario.
• Si consumimos más energía de la necesaria se
engorda y si consumimos por debajo de las
necesidades se adelgaza. El organismo no es una
excepción al primer principio de la
Termodinámica

93. Energía de los alimentos
• El contenido total de energía de un alimento
es la cantidad de energía liberada cuando el
alimento se quema por completo al aire hasta
dar CO2 y H2O, es decir, es el calor de la
combustión.
• La energía total es igual a la suma de la
energía digerible y la no digerible.

94. Energía alimentaria total 100%
Energía no digerible alrededor del 1-9% Energía digerible alrededor del 95%
Pérdidas por orina y sudor en pequeñas
cantidades
Excretada por heces Energía metabolizable
50% perdido en forma de calor
25% perdido en forma de calor
5 – 10% Efecto térmico de los alimentos

95. Energía de los alimentos

96. Energía de los alimentos
• La energía digerible es la cantidad de energía que
puede ser absorbida de lo alimentos , supone el
95% de la dieta occidental media.
• La energía no digerible es la energía en alimentos
por ejemplo, la calurosa, que no podemos
descomponer y que se pierde por las heces.
• La energía metabolizable es la energía disponible
para ser usada por el organismo

97. Energía de los alimentos
• La energía metabolizable
• El 50% se pierde en forma de calor.
• El 5 – 10% de la energía se emplea en la digestión,
absorción y transporte de los alimentos. Esto se
conoce como efecto térmico del alimento,
termogénesis inducida por la dieta o termogénesis
posprandial
• Sólo el 25 – 40% de la energía es atrapada como
ATP, es decir, el organismo sólo tiene una eficiencia
del 25 – 40%
•

98. Termogenesis

100. Termogenesis
• Termogénesis, es la energía que se requiere para
digerir, absorber y metabolizar los nutrientes.
• El consumo de carbohidratos o grasas aumenta la
tasa metabólica cerca del 5% de calorías totales
consumidas.
• Si la ingesta consta de proteínas de forma exclusiva
la tasa metabólica aumenta cerca del 25%. Sin
embargo, estos efectos disminuyen cuando los
alimentos se mezclan en cada comida. Por lo
general, el gasto por termogénesis se calcula en un
10% del gasto energético total

101. CEB: Gasto energético basal.TEA: Termogénesis adaptativa.
SNS: Sistema nervioso simpático.SD: Sistema digestivo.
H .CREC: Hormona del crecimiento.H. TIROD: Hormona tiroidea.
H. GONAD: Hormonas gonadales.H. SEDENT: Hábito sedentario.
EST. SUPR: Esteroides suprarrenales.DIET HIPERC: Dieta hipercalórica.
MANTENIMIENTO DEL PESO CORPORAL Y
EQUILIBRIO DE FACTORES.

102. Requerimientos de energía