Índice: Págs. Introducción
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Resumen
1
Ítem 1: Definición y estándares de la hipotermia e hipertermia
2
Ítem 2: Aplicaciones y explicaciones físicas
3
Ítem 3: Flujo de calor
4
Conclusiones
6
Apéndice
6
Referencias
7
ASPECTOS FISICOS DE LA HIPOTERMIA Y HIPERTEMIA Introducción La termodinámica estudia las relaciones entre calor y energía y por eso se entiende que es aplicable a una gran gama de aplicaciones, un proceso bien amplio y bastante interesante es el proceso en los seres humanos, me refiero al proceso de regulación termodinámica en el cuerpo humano, que lo enfocaremos desde la termodinámica biológica.
Resumen La temperatura corporal se mantiene en unos márgenes muy estrechos, regulada por una serie de mecanismos complejos coordinados en el hipotálamo anterior. Las alteraciones de la termorregulación engloban una serie de entidades en cuya sintomatología destaca la alteración de la temperatura corporal, sin que existan trastornos de los mecanismos de termorregulación. En la hipotermia accidental existe un descenso de la temperatura del organismo por debajo de los 35°C, generalmente asociada a la exposición a temperaturas ambientales bajas. En la hipertermia se produce un aumento de la temperatura, bien por aumento de la producción de calor o bien por una alteración en la eliminación del mismo. Los síndromes de mayor trascendencia clínica son los trastornos por exposición al calor, hipertermia maligna, síndrome neuroléptico maligno y síndrome serotoninérgico. Se revisan la fisiopatología, manifestaciones clínicas y tratamiento de estas entidades, que deben diagnosticarse y tratarse en los servicios de urgencias. La termodinámica, estudia las relaciones entre el calor y la energía, el cuerpo humano es un sistema termodinámico, por eso usaremos la termodinámica para explicar tales efectos en el ser humano.
Definición y estándares de Hipotermia e Hipertermia: Para entender los aspectos físicos de la hipotermia y de la hipertermia, primero debemos definir lo que son. Estos trastornos de termorregulación pueden estar producidos por lesiones a nivel del hipotálamo, por otro lado, también diferentes trastornos neurológicos resultan en una excesiva producción de calor que desborda al sistema termorregulador.
HIPERTERMIA Se considera hipertermia a todo aumento de la temperatura corporal que supera los 38ºC. La hipertermia puede clasificarse en:
Controlada (fiebre): los sistemas de control de la termorregulación son funcionales, casi nunca supera los 41ºC y se atribuye a un mecanismo de alarma o adaptativo ante procesos generalmente infecciosos, que estimulan la secreción de pirógenos endógenos por parte de leucocitos y macrófagos. Descontrolada (pirexia extrema): en este caso el sistema de termorregulación es disfuncional ya sea por lesión directa o sobrecarga (golpe de calor, hipertermia maligna, deshidratació). Suele sobrepasar los 41ºC.
De entre las causas de hipertermia, las más frecuentes suelen ser de origen no neurológico (golpe de calor y deshidratación) si exceptuamos los casos inducidos por pirógenos (procesos infecciosos e inflamatorios). Clínicamente se caracteriza por presentar dos tipos de síntomas:
Neurológicos: fatiga, debilidad, calambres musculares, alteración del nivel de atención, agitación. No neurológicos: síncope, edemas, fallo renal agudo por rabdomiolisis, trastornos de la coagulación, disturbios electrolíticos y del equilibrio ácido-base.
HIPOTERMIA Se considera hipotermia cuando la temperatura corporal desciende por debajo de los 35ºC. Al igual que la hipertermia, suele estar provocada por causas no neurológicas o no relacionadas con una alteración intrínseca del sistema termostato (generalmente hipotermias accidentales). Desde el punto de vista clínico, las manifestaciones más frecuentes son:
Neurológicas: alteración del nivel de conciencia, disartria, aumento del tono muscular. No neurológicas: escalofríos, arritmias, shock distributivo.
Aplicación y explicación física: Conceptos de temperatura central, superficial y corporal
Temperatura central (Tc): Está constituido por los contenidos de la cabeza, cavidades torácicas y abdominales. La temperatura central permanece relativamente constante y es mantenida constante dentro de límites bastante estrechos. Temperatura Superficial (Ts): Está constituida por la piel, el tejido subcutáneo y el grueso de la masa muscular, el promedio de la temperatura de la piel, superficial, aumenta con el incremento de la temperatura ambiental. Temperatura Corporal (Tco): Es una sumatoria de la temperatura superficial y central (mencionadas anteriormente) , las cuales se multiplican por una constante (Tc y Tsrespectivamente) que a su vez dependen de la temperatura ambientales . Tco= 0.65Tc + 0.35Ts *Esto solo se aplica para un medio ambiente considerado como tempreatura neutral (28°C) y las contantes son 0.65 y 0.35. En un medio ambiente frío el valor de la constante seria 0.4 para la Ts y 0.6 para la Tc. Tco=0.6Tc + 0.4Ts En un medio ambiente de calor, los factores serian de 0.2 y 0.8 para las Ts y Tc. Tco= 0.8Tc + 0.2Ts
Aplicación de la primera ley de la termodinámica, nos dice que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma, en nuestro cuerpo, la temperatura corporal central se mantiene relativamente constante, ósea que existe un balance entre la ganancia y perdida de calor. M+R +C+ K− E = 0
M= Tasa de metabolismo ( R= Radiación(
kcal m
h
C= Convección(
)
kcal m
h
)
kcal m
h
)
K= conducción(
kcal m
E= Evaporación(
h
)
kcal m
h
)
Cada uno de estos factores también los podemos estudiar más a fondo para tener resultados más certeros. En las situaciones en que no existe el balance térmico como es en la hipertermia y la hipotermia se calcula con otras ecuaciones: DS = 0.83 × W(T1 − T2 )
DS= calor almacenado del organismo 0.83= constante referida al calor especifico de los organismos corporales W= peso corporal en kg T1 y T2 = Temperatura al comienzo y final de un periodo de tiempo dado.
Cuando el hipotálamo percibe que la temperatura corporal se eleva demasiado (hipertermia), este aumenta la perdida de calor del cuerpo de dos formas, la primera consiste en el incremento del flujo de sangre cerca de la superficie de la piel, lo que permite que aumente el enfriamiento por radiación y convección; y la segunda, el hipotálamo estimula la secreción de sudor, lo cual aumenta el enfriamiento por evaporación. En el otro caso, cuando la temperatura corporal desciende demasiado (hipotermia), el hipotálamo disminuye el flujo de sangre hacia la superficie de la piel, con lo que disminuye la perdida de calor. Por otra parte, también acciona pequeñas contracciones involuntarias de los músculos, que se vuelven prolongadas.
Flujo de calor:
La cantidad de calor transportada dQ por una material de largo L y sección ortogonal al flujo de calor de S es: dQ/dt = (λS/L) dT
Dónde: dT la diferencia de la temperatura dt el tiempo transcurrido λ es la constante de conducción termina.
*La constante de conducción térmica se expresarse por lo general en kcal=C mhr o J=K ms. Un valor típico de conductividad es el del agua que es 0.5 kcal/C m s. La conducción de calor lleva a que en el lugar de destino la temperatura suba. Esto ocurre en función de la ecuación que nos relaciona el cambio de temperatura interna dTi con el calor suministrado dQ según la ecuación: dQ = m c dTi El calor suministrado se calcula con la ecuación de conducción en donde la diferencia de temperatura dTc se refiere al gradiente entre el lugar donde se origina el calor y la zona de destino del flujo. Para describir el flujo de calor empleamos dQ = m c dTi. y dado que el calor transportado es igual al calor que genera el aumento de temperatura se tiene que: (λ S/L) dt dTf = m c dTi Por ello la temperatura final que se obtiene es: dTi = (λS/Lmc) dt dTf
Nota: esta ecuación solo aplica si dTf >> Ti ya que un aumento de la temperatura local (dTi) lleva a una reducción del gradiente (dTf ) y con ello del flujo. Si se desea calcular la evolución para el caso general se debe calcular la variación para pequeños tiempos y en cada nuevo cálculo corregir la variación del gradiente.
Conclusiones: Nos damos cuenta que muchos de los efectos cotidianos que incluso repercuten en nuestra salud de manera directa se puede explicar y determinar mediante la fisia, esto sin duda también nos ayuda a poder tener una cura y proporcionar una solución a nuestra salud, que es lo más valioso que tenemos.
APENDICE A: El hipotálamo, el cual es una parte del tallo encefálico humano, actúa como termostato de la temperatura corporal. Cuando la temperatura se eleva por encima del límite superior, el hipotálamo acciona mecanismos para bajar la temperatura. De igual manera, acciona mecanismos para elevar la temperatura, si esta desciende demasiado. El cuerpo, como sistema termodinámico, aumenta su contenido en energía interna mediante la ingestión de alimentos de su entorno. (Metaboliza) C6H12O6(s) + 6O2(g) --> 6CO2(g) + 6H2O(l) ∆H = - 2803 KJ. Aproximadamente el 40% de la energía producida, se utiliza para realizar trabajo en forma de contracciones musculares y de actividad celular nerviosa. La energía restante se libera como calor, parte del cual se utiliza para mantener la temperatura corporal. Cuando el cuerpo produce demasiado calor, como en ocasiones sucede cuando se realiza un ejercicio físico intenso, éste disipa el exceso al entorno en forma de radiación, convección y evaporación. Cuando el hipotálamo percibe que la temperatura corporal se elevó demasiado, éste aumenta la pérdida de calor del cuerpo de dos formas principales. La primera consiste en el incremento del flujo de sangre cerca de la superficie de la piel, lo que permite que aumente el enfriamiento por radiación y convección. En la segunda, el hipotálamo estimula la secreción de sudor de las glándulas sudoríparas, lo cual aumenta el enfriamiento por evaporación. Cuando la temperatura corporal desciende demasiado, el hipotálamo disminuye el flujo de sangre hacia la superficie de la piel, con lo que disminuye la pérdida de calor. Por otra parte, también acciona pequeñas contracciones involuntarias de los músculos, que cuando se vuelven suficientemente prolongadas, como cuando sentimos escalofríos el cuerpo tirita. Si el cuerpo no es capaz de mantener una temperatura por encima de los 35ºC, puede producirse una hipotermia.
Bibliografía (referencias bibliográficas):
https://prezi.com/mux0gq_pufeh/hipotermia-e-hipertermia/ http://www.sld.cu/galerias/pdf/sitios/anestesiologia/alteraciones_termoregulacion.pdf http://neurowikia.es/content/hipertermia-e-hipotermia file:///C:/Users/pc/Downloads/TyC_1984_3_07.pdf http://elcuerpoestermo.blogspot.pe/2013/04/el-cuerpo-humano-como-sistema.html
