Mecanismos de transmisión del calor

Presentación del tema: "Mecanismos de transmisión del calor"— Transcripción de la presentación:

1 Mecanismos de transmisión del calor
Conducción: transferencia de energía desde cada porción de materia a la materia adyacente por contacto directo, sin intercambio, mezcla o flujo de cualquier material. Mecanismos de transmisión del calor Radiación: transferencia de energía mediada por ondas electromagnéticas, emanadas por los cuerpos calientes y absorbidas por los cuerpos fríos. Convección: transferencia de energía mediante la mezcla íntima de distintas partes del material: se produce mezclado e intercambio de materia. Convección natural: el origen del mezclado es la diferencia de densidades que acarrea una diferencia de temperatura. Convección forzada: la causa del mezclado es un agitador mecánico o una diferencia de presión (ventiladores, compresores...) impuesta externamente.

2 CONDUCCIÓN La conducción es el único mecanismo de transmisión del calor posible en los medios sólidos opacos. Cuando en tales medios existe un gradiente de temperatura, el calor se transmite de la región de mayor temperatura a la de menor temperatura debido al contacto directo entre moléculas.

3 CONVECCIÓN Cuando un fluido caliente se mueve en contacto con una superficie fría, el calor se transfiere hacia la pared a un ritmo que depende de las propiedades del fluido y de si se mueve por convección natural, por flujo laminar o por flujo turbulento. Convección natural Flujo laminar Flujo turbulento Convección forzada

4 RADIACIÓN

5 APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA AL METABOLISMO
El calor transferido por el cuerpo al exterior (Q) y el trabajo hecho por el cuerpo (W) hacen disminuir la energía interna, mientras que la ingesta de alimentos repone dicha energía interna. A estos efectos, la ingesta puede considerarse trabajo hecho sobre el cuerpo. Pérdidas de calor por convección y radiación (conducción mucho menos importante) Alimentos Trabajo músculos TASA METABÓLICA Es el ritmo al que cambia la energía interna por unidad de tiempo y por unidad de masa. Depende del tipo de actividad que se esté realizando. El mínimo necesario para mantener el funcionamiento del organismo es la tasa metabólica basal. EQUIVALENTE ENERGÉTICO DEL OXÍGENO Es el cociente entre la energía liberada por las reacciones químicas metabólicas y el oxígeno consumido para llevarlas a cabo. Glucosa: La tasa metabólica y el consumo de oxígeno guardan una relación proporcional.

6 Tasa metabólica natación
EJEMPLO 1 Un nadador de 70 kg entrena 3 horas diarias. Utilizando los datos de la tablas de valores promedio que se acompañan, calcular cuanta energía consume y cuanta grasa quemará diariamente debido a dicha actividad. Tasa metabólica natación Con m = 70 kg y t = 3 h = s, la energía consumida es La cantidad -U representa la energía consumida por el nadador en cada sesión de entrenamiento de 3 horas. (en 3 h) Contenido energético grasa Masa de grasa elimi- nada por este ejercicio

7 EJEMPLO 2 Una mujer de 50 kg consume energía interna a razón de 3 W·kg-1. (a) Calcular su tasa de consumo de oxígeno. (b) Calcular el oxígeno consumido en 8 horas. Tome los valores necesarios de la tabla adjunta. Tasa metabólica: Consumo energía interna: Este consumo de energía interna lo expresamos como potencia (trabajo por unidad de tiempo). Para desarrollar dicha potencia se necesita oxígeno, ya que hay que oxidar glúcidos o lípidos en reacciones de combustión para obtener la energía. Tomando el valor promedio estándar de 20,2 kJ·litro-1, el volumen de oxígeno consumido por unidad de tiempo (tasa de consumo de oxígeno) será: Oxígeno consumido en 8 h: Nota. Un valor típico para el oxígeno consumido por una persona en reposo es 3.5 ml de oxígeno por kilogramo de peso y por minuto. Véase que esto significa que un valor típico para el consumo de una persona de 50 kg, como es el caso del enunciado, supone 3.5 ·10-3 50 = litro·min-1.

8 EJEMPLO 3 Un hombre de 83 kg pasea durante una hora y media. Utilizando los datos de las tablas de valores promedio que se acompañan, calcular su tasa de consumo de oxígeno y el consumo total del mismo durante el paseo. Tasa metabólica: Consumo de energía interna: Tomando el valor promedio estándar de 20,2 kJ·litro-1, el volumen de oxígeno consumido por unidad de tiempo (tasa de consumo de oxígeno) será: Oxígeno consumido en 1,5 h: