Termodinámica

Nombre: Gisela Viveros MoncadaCurso: II MedicinaAsignatura: Biofísica MédicaProfesora: Dra. Patricia Pérez

Universidad Católica de la Santísima ConcepciónFacultad de MedicinaEscuela de Medicina

Calor y Temperatura

A menudo se piensa que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas entre si, pero son conceptos diferentes. 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. Por ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía. En los sólidos sus partículas vibran continuamente alrededor de su posición de equilibrio; en los líquidos se mueven con libertad, aunque confinadas a un determinado volumen; en los gases se mueven con libertad, ocupando todo el espacio disponible.Llamaremos energía térmica a la suma de las energías de todas las partículas que componen un cuerpoSi tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más alta que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura. Así, la temperatura es el valor medio de la energía cinética de estas partículas.La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía, la cual es ganada o perdida en estos procesos. Cuando dos sistemas, a temperaturas diferentes, se ponen en contacto, la temperatura final que ambos alcanzan tiene un valor intermedio entre las dos temperaturas iniciales. Ha habido una diferencia de temperatura en estos sistemas. Uno de ellos ha perdido "calor" (su variación de temperatura es menor que cero ya que la temperatura final es menor que la inicial) y el otro ha ganado "calor" (su variación de temperatura es positiva). La cantidad de calor (cedida uno al otro) puede medirse, es una magnitud escalar que suele ser representada mediante la letra Q. Las unidades para medir el calor son la caloría, kilo caloría (1000 cal), etc.

Escalas de temperatura

Los diferentes termómetros que existen se basaron en ideas con apariencia distinta, al usar diferentes puntos de partida en sus mediciones, pero como todos miden agitación térmica de las moléculas, lo único que cambia es la escala empleada por cada uno de sus inventores.

Escala Térmica: Las escalas térmicas o escalas de temperatura mas importantes son la 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.

Escala Fahrenheit: En 1714 Daniel Gabriel Fahrenheit creó el primer termómetro de mercurio, al que le registra la escala Fahrenheit y que actualmente es utilizado en los países de habla inglesa.Esta escala tiene como 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: Fue creada en 1742 por Andrés Celsius, es la más utilizada en el mundo, 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.Para convertir de grado centígrado a Fahrenheit o viceversa, se utiliza esta formula:

Escala Kelvin: Fue creada en 1848 por William Thomson, Lord 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).

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. Esto hace necesario distinguir entre el concepto de temperatura y cantidad de calor. Es natural suponer de que el cuerpo que produjo el mayor aumento de temperatura es el que "tenía" mayor cantidad de calor. La unidad clásica para medir la cantidad de calor es la caloría. Como esta es una unidad no muy grande, se emplea a menudo la kilocaloría. Esta se define como:

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

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de calor es la misma de energía, es decir el Joule. Se tiene la siguiente equivalencia entre Joules y Calorías:

1 caloría = 4,186 Joule 1 kcal = 4,186 kJoule

Trabajo: Fuerza que actúa sobre un objeto para causar un desplazamiento.

Calor específico: Se define como la capacidad calorífica de una sustancia, es decir: la cantidad de calor necesaria para calentar una unidad de masa o peso elevando su temperatura en 1ºC. Como su nombre lo indica, es una propiedad específica (particular) de cada sustancia.

Capacidad calorífica: Se define así a la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de la masa de un cuerpo completo en 1º de temperatura (comúnmente es el grado centígrado o Celsius)

Capacidad calorífica = m x Ce

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 calorm = masaCe = Calor específicoTf = Temperatura finalTi = Temperatura inicial

Cuando se analiza un fenómeno de variación de temperatura se debe recordar

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.

Termodinámica

La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al 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.Al hablar de termodinámica, con frecuencia se usa el término "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.Previo a profundizar en este tema de la termodinámica, es imprescindible establecer una clara distinción entre tres conceptos básicos: temperatura, calor y energía interna.

Teoría Cinética

La teoría cinética fue desarrollada por James Clerk Maxwell (1831-1879) y Ludwig Boltzmann (1844-1906) los cuales describieron una 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 y este acercamiento cinético al comportamiento de gas ideal permite hacer una interpretación del concepto de temperatura a nivel microscópico. La cantidad de energía cinética que tiene cada molécula es función de su velocidad, para un gran número de moléculas de un gas (aún a baja presión) se toma un rango de velocidades en algún instante de tiempo. La magnitud de la velocidad puede variar mucho (no es de esperarse que dos partículas tengan la misma velocidad). De alguna manera unas se mueven muy rápido y otras muy lento, Maxwell encontró que pueden ser representadas como una función estadística de velocidades llamada Distribución Maxwelliana. Las colisiones de las moléculas con el recipiente elevan la presión del gas. Considerando una fuerza promedio ejercida por colisión de las moléculas con el recipiente, Boltzmann pudo calcular una energía cinética promedio de las moléculas que se relaciona directamente a la presión, y a mayor energía cinética mayor presión. De la Ley de Gay-Lussac se sabe que la presión es directamente proporcional a la temperatura con lo cual la energía cinética se relaciona directamente con la temperatura del gas mediante la siguiente expresión:

P = kT (Cuando V es constante)

Donde k es la constante de Boltzmann. La temperatura es una medida de energía del movimiento térmico y a temperatura cero la energía alcanza un mínimo (el punto de movimiento cero se alcanza a 0 K). La temperatura es una cantidad que puede ser definida o en términos de cantidades termodinámicas macroscópicas tales como calor y trabajo o con igual validez e idénticos resultados, en términos de una cantidad caracterizada por la distribución de energía de una cantidad de partículas en un sistema. Entendiendo este concepto de temperatura, es posible explicar como el calor (energía térmica) fluye de un cuerpo a otro.

Leyes de la termodinámica:

Ley Cero: La ley cero de termodinámica 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. (El llamado entorno infinito es una abstracción matemática denominada depósito térmico; en realidad basta con que el entorno sea grande en relación con el sistema estudiado). Primera Ley: Esta ley establece que, si tenemos un sistema que cambie de un estado inicial de equilibrio i, a un estado final de equilibrio f, en un forma determinada, tendremos a Q como el calor absorbido por el sistema y W como el trabajo hecho por el sistema; después calculamos el valor de Q – W. Ahora, cambiemos el sistema manteniendo, por supuesto, el mismo estado i para llegar hasta el estado final f, pero en esta ocasión utilizamos un camino diferente. Repetimos el procedimiento una y otra vez usando diferentes caminos en cada caso. Nos encontramos que en todos los intentos Q – W mantiene su valor numérico siempre igual. La explicación se debe a que: aunque la magnitud de Q y W, separadamente, dependen del camino tomado, Q – W no depende de cómo pasamos de un estado a otro, sino sólo de ambos estados, el inicial y el final (de equilibrio).El lector seguramente recordará, por lo visto en mecánica, que cuando un objeto se mueve de un punto a otro en un campo gravitacional en ausencia de fricción, el trabajo hecho depende solo de las posiciones de los puntos y no de la trayectoria por la que el cuerpo se mueve. Podemos concluir que hay una energía potencial, en función de las coordenadas espaciales del cuerpo, cuya diferencia entre su valor final y su valor inicial es igual al trabajo hecho al desplazar el cuerpo. En termodinámica se encuentra experimentalmente que, cuando en un sistema ha cambiado su estado i al f, la cantidad Q – W dependen solo de las coordenadas iniciales y finales y no del camino tomado entre estos puntos extremos. Se concluye que hay una función de las coordenadas termodinámicas cuyo valor final menos su valor inicial es igual al cambio Q – W en el proceso. A esta función le llamamos función de la energía interna (la que se representa mediante la letra U)La diferencia entre la energía interna del sistema en el estado f (U f) y el estado inicial i (Ui) es solo el cambio de energía interna del sistema, y esta cantidad tiene un valor determinado independientemente de la forma en que el sistema pasa del estado i al estado f: Tenemos entonces que: U f – U i. = U

Como sucede con la energía potencial, también para que la energía interna, lo que importa es su cambio. Esta ecuación se conoce como la primera ley de la termodinámica, al aplicarla debemos recordar que Q se considera positiva cuando el calor entra al sistema y que W será positivo cuando el trabajo lo hace el sistema. A la función interna U, se puede ver como muy abstracta en este momento. En realidad, la termodinámica clásica no ofrece una explicación para ella, además es una función de estado que cambia en una forma predecible. La primera ley de la termodinámica, se convierte entonces 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.El hecho que consideremos que el valor de Q sea positivo cuando el calor entra al sistema y que W sea positivo cuando la energía sale del sistema como trabajo está determinado por el estudio de las máquinas térmicas, que provocó inicialmente el estudio de la termodinámica. Simplemente es una buena forma económica tratar de obtener el máximo trabajo con una maquina de este tipo, y minimizar el calor que debe proporcionársele a un costo importante. Estas naturalmente se convierten en cantidades de interés.

Transformaciones: La energía interna U del sistema depende únicamente del estado del sistema, en un gas ideal depende solamente de su temperatura. Mientras que la transferencia de calor o el trabajo mecánico dependen del tipo de transformación o camino seguido para ir del estado inicial al final.

Isócora o a volumen constante

U = Q – W

No hay variación de volumen del gas, luego

W=0

Q=ncV (TB-TA)

Donde cV es el calor específico a volumen constante

Isóbara o a presión constante

W=p (vB-vA)

Q=ncP(TB-TA)

Donde cP es el calor específico a presión constante

Isotérmico

Es un proceso en el cual la temperatura se mantiene constante la curva AB corresponde a un proceso isotérmico, para el cual U = 0 y T=0

Adiabático

Es un proceso en el que no se permite que fluya calor, ni hacia el sistema ni desde el: Q = 0. Esto se puede dar si el sistema está muy bien aislado, o si el proceso sucede con tanta rapidez que el calor, que fluye con lentitud, no tiene tiempo de salir o de entrar. La expansión de los ases en un motor de combustión interna es un ejemplo de un proceso que se puede considerar casi como adiabático. La expansión adiabática lenta de un gas ideal sigue una curva como el de la imagen puesto que Q = 0, de acuerdo con la primera ley de la termodinámica, tenemos que U = - W. Es decir, la energía interna disminuye y, por tanto, también la temperatura. Esto se ve en la imagen, en la cual el producto P x V (= nRT) es menor en el punto C que en punto B (la curva AB corresponde a un proceso isotérmico, para el cual U = 0 y T=0). En una compresión adiabática se lleva a cavo un trabajo sobre el gas, por lo que la energía interna aumenta, al igual que la temperatura. En un motor diesel el aire se comprime adiabáticamente con rapidez, en un factor de 15 o más; la temperatura aumenta tanto que cuando se inyecta combustible, la mezcla se enciende en forma espontánea.

Segunda ley: 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. Pero existe una diferencia muy importante entre el trabajo y el calor que no se evidencia de la primera ley. Por ejemplo, es posible convertir completamente el trabajo en calor, pero en la practica, es imposible convertir completamente el calor en trabajo sin modificar los alrededores. La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir. Los siguientes son algunos procesos compatibles con la primera ley de la termodinámica, pero que se cumplen en un orden gobernado por la segunda ley. 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.Todos estos son ejemplos de procesos irreversibles, es decir procesos que ocurren naturalmente en una sola dirección. Ninguno de estos procesos ocurre en el orden temporal opuesto. Si lo hicieran, violarían la segunda ley de la termodinámica. La naturaleza unidireccional de los procesos termodinámicos establece una dirección del tiempo. La segunda ley de la termodinámica, que se puede enunciar de diferentes formas equivalentes, tiene muchas aplicaciones prácticas. Desde el punto de vista de la ingeniería, tal vez la más importante es en relación con la eficiencia limitada de las máquinas térmicas. Expresada en forma simple, la segunda ley afirma que no es posible construir una máquina capaz de convertir por completo, de manera continua, la energía térmica en otras formas de energía

Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes:

Enunciado de Kelvin - Planck: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

Máquina térmica.Una máquina térmica es un dispositivo que convierte energía térmica en otras formas útiles de energía, como la energía eléctrica y/o mecánica. De manera explícita, una máquina térmica es un dispositivo que hace que una sustancia de trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual 1) se absorbe calor de una fuente a alta temperatura, 2) la máquina realiza un trabajo y 3) libera calor a una fuente a temperatura más baja.Por ejemplo, en un motor de gasolina, 1) el combustible que se quema en la cámara de combustión es el depósito de alta temperatura, 2) se realiza trabajo mecánico sobre el pistón y 3) la energía de desecho sale por el tubo de escape.

En la operación de cualquier máquina térmica, se extrae una cierta cantidad de calor de una fuente a alta temperatura, se hace algún trabajo mecánico y se libera otra cantidad de calor a una fuente a temperatura más baja. Resulta útil representar en forma esquemática una máquina térmica como se muestra en la figura. La máquina, representada con verde en el centro del diagrama, absorbe cierta cantidad de calor QA (el subíndice A se refiere a alta temperatura) tomado de la fuente a temperatura más alta. Hace un trabajo W y libera calor QB (el subíndice B se a baja temperatura) a la fuente de temperatura más baja. Debido aque la sustancia de trabajo se lleva a través de un ciclo, su energía interna inicialy final es la misma, por lo que la variación de energía interna es cero, es decir ΔU = 0. Entonces, de la primera ley de la termodinámica se tiene que “el trabajo neto W realizado

por la máquina es igual al calor neto que fluye hacia la misma”. El calor neto es Qneto = QA

- QB, por lo tanto el trabajo es:W = QA - QB

donde QA y QB se toman como cantidades positivas. Si la sustancia de trabajoes un gas, el trabajo neto realizado en un proceso cíclico es igual al área encerradapor la curva que representa a tal proceso en el diagrama PV.Como ejemplo de un proceso cíclico, considérese la operación de una máquina de vapor en la cual la sustancia de trabajo es el agua. El agua se lleva a través de un ciclo en el que primero se convierte a vapor en una caldera y después de expande contra un pistón. Después que el vapor se condensa con agua fría, se regresa a la caldera y el proceso se repite.

La eficiencia de una máquina térmica es:

e = 1 – QB/ QA W = Trabajo que se obtiene del motorQA = CombustibleQB = Calor que se libera a baja temperatura

Ciclo de Carnot:

Esta máquina se creó con el fin de aumentar la eficiencia de las máquinas térmicas, desarrollando esta máquina ideal llamada Máquina de Carnot. Ésta es imposible de realizar realmente puesto que se contrapone con la segunda ley de la termodinámica.Se considera que cada uno de los procesos de adición y salida del calor; y de expansión o compresión del gas se llevaba a cabo en forma reversible. Es decir, cada uno de los procesos (digamos durante la expansión de los gases contra un pistón) tenia lugar tan lentamente que se podían considerar como una serie de estados de equilibrio, y el proceso total podía invertirse sin cambiar la magnitud del trabajo efectuado o del calor intercambiado. Un proceso real, en cambio, tendría lugar con mucha mayor rapidez; se presentaría turbulencias en el gas, fricción, etc. Debido a estos factores no se puede invertir un proceso real; la turbulencia seria distinta y el calor perdido como fricción no se revertiría. Por lo anterior, a los procesos reales se les llama irreversibles.

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. Por consiguiente, la tercera ley provee de un punto de referencia

absoluto para la determinación de la entropía. La entropía relativa a este punto es la entropía absoluta.Un caso especial se produce en los sistemas con un único estado fundamental, como una estructura cristalina. La entropía de un cristal perfecto definida por el teorema de Nernst es cero (dado que el ln (1)=0). Sin embargo, esto desestima el hecho de que los cristales reales deben crecer en una temperatura finita y poseer una concentración de equilibrio por defecto. Cuando se enfrían generalmente son incapaces de alcanzar la perfección completa. Esto, por supuesto, se mantiene en la línea de que la entropía tiende siempre a aumentar dado que ningún proceso real es reversible.Otra aplicación de la tercera ley es con respecto al momento magnético de un material. Los metales paramagnéticos (con un momento aleatorio) se ordenarán a medida de que la temperatura se acerque a 0 K. Se podrían ordenar de manera ferromagnética (todos los momentos paralelos los unos a los otros) o de manera antiferromagnética.

Entalpía

El caso más típico de entalpía es la llamada entalpía termodinámica. De ésta, cabe distinguir la función de Gibbs, que se corresponde con la entalpía libre, mientras que la entalpía molar es aquella que representa un mol de la sustancia constituyente del sistema. Entalpía termodinámica: La entalpía (simbolizada generalmente como "H", también llamada contenido de calor, y calculada en julios en el sistema internacional de unidades o también en kcal o, si no, dentro del sistema anglo: "BTU"), es una variable de estado, (lo que quiere decir que, sólo depende de los estados inicial y final) que se define como la suma de la energía interna de un sistema termodinámico y el producto de su volumen y su presión.La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente, al igual que la energía interna, en cambio, la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida experimentalmente. El cambio de la entalpía del sistema causado por un proceso llevado a cabo a presión constante, es igual al calor absorbido por el sistema durante dicho proceso.

La entalpía se define mediante la siguiente fórmula:

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).

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.

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.

El calor se desplaza desde el extremo caliente de la barra hacia el extremo frío

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.

Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

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.

Radiación: La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: 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

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.

Termometría

El médico alemán Karl Wunderlich (1858) descubrió que 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. Más adelante el médico británico Thomas Allbutt inventó lo que ahora se llama termómetro clínico; éste se diferencia de los otros porque presenta un estrechamiento que

impide que la columna de mercurio descienda, facilitando así la lectura de la temperatura corporal.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. De los tres, los que tienen vigencia son los termómetros oral y rectal, el axilar quedó en desuso, ya que era muy frágil e incomodo, tenia la apariencia d una letra “L”.Para los valores normales de la temperatura corporal, se presentan los datos más utilizados:

Temperatura oral: 36,7°C a 37°CTemperatura axilar: 36,1° a 36,5°CTemperatura rectal: 37,3° a 37,6°C

Termorregulación

Un organismo vivo como el ser humano es considerado como un sistema termodinámico abierto en estado aproximadamente estacionario. Esto significa que existe transferencia de energía y de materia hacia el medio que nos rodea, pero que a pesar de ello, la temperatura se mantiene constante.Esto implica que la cantidad de calor que se produce en nuestro cuerpo (termogénesis) se iguala con la cantidad de calor que se pierde (termólisis). Sin embargo, 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).Debido que 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; es decir, que el equilibrio de intercambios sea nulo; lográndose que la cantidad de calor producida (P) resulte igual a la cantidad perdida por radiación (R), convección (C), evaporación (E) y también por conducción (K), es decir:

P = R + C + E +K

Así 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)

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.

CUADRO: Masa corporal relativa y tasa de producción de calor para cada una de las partes del organismo en reposo y en el ejercicio.

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.

b) Aumento de la actividad muscular:

En la porción dorso medial de la parte posterior del hipotálamo, cerca del tercer ventrículo, se encuentra un área llamada centro motor primario para los escalofríos. Normalmente se encuentra inhibida por señales provenientes del centro del calor, pero se excita cuando le llegan señales frías desde la piel y médula espinal.Este centro se activa cuando la temperatura corporal disminuye incluso una fracción de grado por debajo del nivel crítico; a continuación transmite señales productoras de escalofríos que pasan por haces bilaterales hacia el tallo cerebral, se transmiten desde allí hacia las columnas laterales de la médula espinal y llegan hasta las neuronas motoras anteriores.Estas señales no son rítmicas ni producen sacudidas musculares reales, más bien incrementan el tono de los músculos esqueléticos de todo el cuerpo. Cuando el tono se eleva por arriba de cierto nivel crítico, empiezan los escalofríos, los que son resultado de oscilaciones de retroalimentación del mecanismo reflejo de estiramiento del huso muscular.

c) Efecto de las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina):

La estimulación simpática, o de la adrenalina y noradrenalina, incrementan de inmediato el metabolismo celular. Este efecto denominado termogénesis química, se debe a la capacidad de la adrenalina y noradrenalina de desacoplar la fosforilación oxidativa, con lo cual se hace necesaria una mayor oxidación de los alimentos, para obtener los compuestos de fosfato de alta energía, requeridos por la función normal del organismo.El grado de termogénesis química que tiene lugar en un animal, es casi directamente proporcional a la cantidad de grasa parda que existe en sus tejidos. Es un tipo de grasa que contiene gran cantidad de mitocondrias en sus células, y éstas cuentan con inervación simpática poderosa.En el ser humano adulto, que casi no tiene grasa parda, es raro que la termogénesis química aumente la producción de calor en más de un 10 a 15 %. Sin embargo, en lactantes, que si tienen una pequeña cantidad de grasa parda en el espacio interescapular, la termogénesis puede aumentar la producción de calor hasta en un 100 %. Lo que quizá es un factor muy importante para conservar la temperatura corporal normal del recién nacido.

d) Efecto de las hormonas tiroideas (tiroxina):

El enfriamiento del área preóptica del hipotálamo, también aumenta la producción de la hormona neurosecretora, factor liberador de tirotropina por el hipotálamo, que siguiendo los vasos portales llega hasta la adenohipófisis, estimulando la secreción de tirotropina.La tirotropina estimula la liberación de tiroxina por la glándula tiroides, que a su vez incrementa el metabolismo celular de todo el cuerpo. El mecanismo tiroideo no ocurre de inmediato, sino que requiere de varias semanas.La exposición de los animales a frío extremo durante varias semanas, puede hacer que su tiroides aumente de volumen hasta 20-40 %. Sin embargo, el hombre rara vez se expone al mismo grado de frío y no se sabe cual sea la importancia cuantitativa del método tiroideo de adaptación al frío en la especie humana.Mediciones realizadas en personal militar residente durante varios meses en el Ártico, desarrolla un aumento de intensidad del metabolismo; los esquimales también presentan valores de metabolismo muy altos. Por tanto, el efecto estimulante continuo del frío para el tiroides, puede explicar la mayor incidencia de bocio tiroideo tóxico, en personas que viven en climas fríos que en personas que viven en climas calientes.

Transporte del calor desde el núcleo hacia la superficie

Se da por dos mecanismos:

a) 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)

b) 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 ene l organismo (3,8 kJ/kg/°C)

Si se toma en cuenta que la dirección de la sangre arterial va desde el núcleo central y luego se dirige y enfría a nivel de los plexos venosos cutáneos; se concluye que este mecanismo permite al cuerpo cierta adaptación sobre el transporte de calor. Simplemente tiene que manejar el flujo sanguíneo cutáneo; por lo tanto cuando se debe perder calor y la piel adquiere un color rosado, favoreciendo el transporte de calor y su posterior pérdida al exterior del cuerpo. En cambio cuando debemos ahorrar existirá vasoconstricción, disminuyendo la llegada de la sangre transportadora de calor hacia la piel y evitando la perdida del mismo.Hay que admitir que la temperatura de la sangre arterial cede algo de calor durante su trayecto, y llega ya fría a la superficie; en tanto que la sangre venosa se caliente antes de alcanzar la profundidad. Esto se denomina en física un sistema de intercambio a contracorriente; por lo tanto, cuanto mayor sea la trayectoria del mecanismo, mayor será la el enfriamiento alcanzado; así el efecto máximo se verificará en las extremidades (pies y manos).

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

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.

b) Evaporación:Este proceso se basa en el hecho de que la transformación de cualquier líquido en vapor, sin cambiar su temperatura, requiere calor. Para que se evapore 1 g de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0.58 Kcal, las cuales se obtienen de la piel. 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.De este modo, la evaporación del sudor es un mecanismo por medio del cual se enfría la piel y consecuentemente el organismo. En contraste con los mecanismos de calor antes descritos, este último sólo puede provocar pérdida de calor.

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.

d) Conducción:

Es la transferencia de calor molécula a molécula, en sólidos, líquido o gases. Es un mecanismo dependiente de la conductividad de la sustancia y de las diferencias de temperatura entre los puntos de contacto. 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. Este es un mecanismo mediante le cual se pierde o se gana calor.

Respuestas reguladoras

Termoreceptores:

En el tejido SCT encontramos receptores para el calor y el frío. Los receptores para el frío son más abundantes, 10 veces más que los de calor.- Se desencadenan efectos reflejos inmediatos. Producción de escalofríos, inhibición del proceso de sudación, promoción de la vasoconstricción cutánea.- Receptores profundos en médula espinal, vísceras abdominales, alrededor de grandes venas y en el área preóptica del hipotálamo Identifican sobre todo frío y no calor.INTEGRACIÓN CENTRALHIPOTÁLAMO ANTERIOR: Núcleos preópticos y anterior, contienen gran número de neuronas sensibles al calor. Son los lugares de partida de las órdenes reguladoras de la termólisis (se oponen al calentamiento):- Vasodilatación: Inhibición de los centros simpáticos del hipotálamo posterior que producen vasoconstricción.- Sudoración: Por impulsos transmitidos por vías neurovegetativas hacia la médula, y de ahí siguiendo las vías simpáticas, a la piel de todo el cuerpo, estimulando las glándulas sudoríparas que tienen inervación colinérgica y también adrenérgica.- Disminución de la producción de energía: Se inhiben en forma enérgica los mecanismos de producción excesiva de calor como escalofríos y termogénesis química.HIPOTÁLAMO POSTERIOR: Es responsable de las órdenes para la termogénesis (se oponen al enfriamiento):- Vasoconstricción cutánea: por estimulación de los centros simpáticos hipotalámicos.- Piloerección: Significa que el pelo se endereza desde su base, por estimulación simpática del músculo del folículo piloso y permite aprisionar una gruesa capa de “aire aislante”.- Aumento de la producción de calor: Tiritar, excitación simpática y elevación de la tiroxina.

Trastornos de la termorregulación

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.

a) Fase de escalofríos: Por consiguiente el inicio del acceso febril está marcado por las reacciones termorreguladoras características de la lucha contra el frío: escalofríos, tiritones, vasoconstricción cutánea por esta razón a esta fase se le conoce como la de "escalofríos". Debe usted entender que el organismo se comporta "como si tuviera frío" por que así lo indica el hipotálamo que tiene su punto de ajuste muy elevado.

b) Fase de estabilidad térmica: Posteriormente la, persona llega a producir calor hasta llegar a una homeostasis térmica con el nuevo valor del punto de ajuste es decir nuestro cuerpo llega a tener 39°C de temperatura y el hipotálamo "ve" cumplidas sus órdenes. Esta es 1a fase de estabilidad térmica, pero con valores elevados de temperatura corporal. Obviamente altera algunas funciones celulares.

c) Fase de crisis: Finalmente, se logra recuperar el valor normal del punto de ajuste; espontáneamente o por la ingesta de algún medicamento (un antipirético por ejemplo), esto hace que el organismo reaccione tratando de perder el calor acumulado hasta conseguir nuevamente la homeostasis térmica. Por lo tanto el cuerpo suda y se produce vasodilatación, a esto se denomina periodo de "crisis".La modificación en el valor del punto de ajuste térmico, se produce por la presencia de una gran variedad de estímulos exógenos que incluyen a bacterias y sus toxinas, hongos, virus, espiroquetas, reacciones inmunes, hormonas (progesterona), fármacos, etc. A estas sustancias se denominan “pirógenos exógenos” y se postula que actúan por medio de una sustancia intermediaria llamada “pirógeno endógeno” (PE), o citoquinas endógenas, la más importante es la interleuquina (IL) -1 que es un producto de los monocitos y macrófagos (tipos de glóbulos blancos). Esta sustancia PE/IL-1 indica muchas de las llamadas respuestas de la fase aguda de la inflamación que se caracteriza entre otras cosas por fiebre.El blanco de la PE/IL-1, además de los centros reguladores de la temperatura en el hipotálamo anterior, son los linfocitos B y T, las células mieloides de la médula ósea roja,

Energía alimentaria total 100%

Energía no digerible alrededor del 1-9%

Energía digerible alrededor del 95%

Excretada por hecesPérdidas por orina y sudor en

pequeñas cantidades Energía metabolizable

50% perdido en forma de calor

25% perdido en forma de calor

5 – 10% Efecto térmico de los alimentos

los neutrófilos maduros (otro tipo de glóbulos blancos) los fibroblastos, el músculo estriado, los hepatocitos (células del hígado) y las neuronas cerebrales responsables de la ondas lentas del sueño. Se sabe que en el hipotálamo la PE/IL-1 actúa induciendo la síntesis de prostaglandinas (Pg) de la serie E (PgE - 1) y esta a su vez promoviendo el Amp-cíclico (sustancia que activa funciones celulares). Las acciones antipiréticas de la y de los otros Antiinflamatorios NO esteroideos (AINES) que actúan como antipiréticos pueden atribuirse a la acción de bloqueo sobre la ciclo Oxigenasa, que es la enzima que produce las prostaglandinas.

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.

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.

Cadena energética alimentaria

La energía digerible es la cantidad de energía que puede ser absorbida de lo alimentos y, habitualmente, supone el 95% de la dieta occidental media.La energía no digerible es la energía en alimentos como, 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; tiene tres destinos:

- 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 (todo significa lo mismo).

- Sólo el 25 – 40% de la energía es atrapada como ATP, es decir, el organismo sólo tiene una eficiencia del 25 – 40%

Así, el proceso de la 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.

Requerimientos de energía

El cuerpo humano gasta la energía a través de varias maneras: en la forma de gasto energético de reposo (GER) o metabolismo basal, actividad voluntaria (física) y el efecto térmico de los alimentos (ETA). Excepto en sujetos extremadamente activos, el GER constituye la mayor porción del gasto energético total (GET). La contribución de la actividad física varía mucho entre los individuos.

El metabolismo basal : Es el valor mínimo de energía necesaria para que la célula subsista. Esta energía mínima es utilizada por la célula en las reacciones químicas intracelulares necesarias para la realización de funciones metabólicas esenciales, como es el caso de la respiración, la circulación de la sangre, etc, es decir, es la energía que se gasta sin hacer nada. En el organismo el metabolismo basal depende de varios factores, como sexo, talla, peso, edad, etc. Como claro ejemplo del metabolismo basal está el caso del coma. La persona "en coma", está inactiva, pero tiene un gasto mínimo de calorías, razón por la que hay que seguir alimentando al organismo.Este disminuye con la edad y con la pérdida de masa corporal. El ejercicio aeróbico y un aumento de la masa muscular pueden incrementar esta tasa. Al gasto general de energía también pueden afectarle las enfermedades, los alimentos y bebidas consumidas, la temperatura del entorno y los niveles de estrés. Para medir el metabolismo basal, la persona debe estar en completo reposo pero despierta. Una medida precisa requiere que el sistema nervioso simpático de la persona no esté estimulado, por ejemplo, después de haber permanecido en reposo total en un lugar con una temperatura agradable (20 ºC) y de haber estado en ayunas 12 ó más horas.El metabolismo basal diario se puede calcular de manera aproximada de la siguiente forma:• Hombre: 66,473 + (13,751 x masa (kg)) + (5,0033 x estatura (cm)) - (6,55 x edad (años)); • Mujer: 665,51 + (9,463 x masa (kg)) + (4,8496 x estatura (cm)) - (4,6756 x edad (años)) 10% menos que en hombres

¿De qué depende?

De la masa celular activa, es decir, del número y tamaño de células activas que tiene un organismo. La masa celular activa varía de una persona a otra según:• Tamaño y composición corporal • Edad • Situación de crecimiento, embarazo o lactancia

¿En qué lo ocupamos?

La energía que se emplea en el metabolismo basal está destinada a:• Metabolismo celular (50%) • Síntesis de moléculas, sobre todo de proteínas (40%) • Trabajo mecánico interno (movimiento de los músculos respiratorios, contracción del corazón) (10%)

Efecto térmico de los alimentos : Es la energía que se necesita para la digestión y absorción de los alimentos y equivale al 5 – 10% del gasto energético.

Actividad física : La cantidad de energía consumida depende de la intensidad y duración del ejercicio. Puede medirse la actividad física (AF), expresándola como un múltiplo del MB (siendo MB = 1). El cambio de temperatura en el ambiente también puede afectar los requerimientos de energía, pero el efecto es muy pequeño a no ser que la temperatura sea extremadamente cálida o fría.

La contribución de la actividad física al Gasto energético total es muy variable, pudiendo ir desde un 10% hasta un 50% (atleta). Este gasto varía considerablemente dependiendo del tamaño corporal, de la masa muscular magra y de los hábitos individuales de movimiento. Los patrones de actividad física varían con la edad, los niños por lo general son más activos que los ancianos. Es la parte más variable del gasto energético diario e incluye a la actividad física espontánea (ej. movimiento de las manos al hablar, corrección de la postura mientras se permanece sentado, gestos de la cara, etc) como la voluntaria (trabajo, deporte, etc).

Aplicaciones de la medición, calor y frío en medicina:

1) La termometría es la parte de la física que se encarga de la medida de la temperatura, mientras que la termografía es la parte de la medicina que se encarga de hacer un registro gráfico de la temperatura del cuerpo humano que puede usarse en el diagnóstico.

Un termistor es, una resistencia cuyo valor varía de acuerdo con la temperatura; es tan sensible que con él pueden medirse cambios de temperatura de hasta 0.01°C. En general, en la práctica médica los termistores son colocados en la nariz de los pacientes para registrar la temperatura del aire que entra y compararla con la del que sale; al aparato completo se le conoce como neumógrafo. En los niños de pocos días de nacidos que presentan problemas respiratorios es necesario tener el registro permanente de esta función, ya que se puede presentar un problema de apnea y causar la muerte.

Las medidas de la temperatura de las diferentes partes del cuerpo humano indican que ésta varía prácticamente de punto a punto, dependiendo de múltiples factores tanto externos al cuerpo como internos; el flujo sanguíneo cerca de la piel es el factor dominante.

El mapa de la temperatura corporal se conoce como termograma. Y se usa en diagnósticos de cáncer principalmente, ya que éste se caracteriza porque sus células se encuentran a temperaturas relativamente altas respecto a las restantes; la temperatura en la piel, sobre un tumor (que puede ser interno), es 1°C arriba del promedio. La termografía también se usa frecuentemente en el estudio de la circulación de la sangre, principalmente en la cabeza, ya que diferencias en la temperatura entre los lados derecho e izquierdo son indicativas de problemas circulatorios.

2) El calor y el frío han sido usados para fines médicos durante siglos. Se recomienda el uso del calor para algunas enfermedades (baños de aceite caliente o en aguas termales), mientras que para otras enfermedades se recomendaba la aplicación de sustancias frías.

Los beneficios terapéuticos del calor son conocidos hace siglos: los baños de agua caliente son muy relajantes, el calentar una cierta área del cuerpo provoca una aceleración en el metabolismo, produciendo vasodilatación e incremento en el flujo sanguíneo, lo que resulta benéfico para piel dañada.

La transferencia de calor por conducción es aplicada en medicina a superficies en forma local; por ejemplo, la aplicación de plasmas de parafina caliente: la circulación sanguínea distribuye el calor que penetra en la piel en esta zona, y se usa en el tratamiento de neuritis, artritis, contusiones, sinusitis y otras enfermedades.

Un líquido o un gas en contacto con una fuente de calor, transportan el calor por convección ya que las capas calientes del fluido tienden a subir provocando que las capas frías bajen y tengan contacto con la fuente de calor. Para que la convección se lleve a cabo es necesaria la presencia de materia, a diferencia de la radiación, que se realiza aun en ausencia de materia.

Criogenia es la ciencia y la técnica de producir muy bajas temperaturas. La historia de la criogenia data de 1840 en que se usó el frío (hielo) para el tratamiento de la malaria. Uno de los problemas más difíciles de resolver fue el de guardar los líquidos a estas temperaturas, ya que por convección o por radiación aumentaban fácilmente su temperatura. Este problema fue resuelto por James Dewar en 1892 y el dispositivo inventado por él ahora lleva su nombre: dewar. Un dewar está hecho de vidrio plateado o

de acero delgado para minimizar las pérdidas por conducción y por radiación, con vacío entre sus paredes para evitar las pérdidas de energía por convección.

Los problemas que involucra la transferencia de fluidos criogénicos son similares a los de su almacenamiento. Las líneas de transferencia de estos fluidos están construidas similarmente a los dewars. En medicina se usan las bajas temperaturas para la preservación de sangre, esperma, tejidos, etcétera. De hecho, el frío retarda todos los procesos; puede decirse que provoca un estado de animación retardada o suspendida si la temperatura es muy baja.

Cuando los métodos criogénicos se usan para destruir células, se habla de la criocirugía; ésta tiene varias ventajas: hay poco sangrado en el área destruida, el volumen del tejido destruido se puede controlar por la temperatura de la cánula crioquirúrgica, hay poca sensación de dolor porque las bajas temperaturas insensibilizan las terminales nerviosas. Una de las primeras aplicaciones de la criocirugía fue en el tratamiento del mal de Parkinson, el cual provoca temblores incontrolables en brazos y piernas. Es posible detener los temblores destruyendo quirúrgicamente la parte del tálamo cerebral que controla estos impulsos.

En la cirugía de cataratas y la reparación de retinas dañadas, se empieza a usar mucho la criogenia. Sin lugar a dudas tiene gran cantidad de aplicaciones, que están siendo desarrolladas actualmente.