fundamentos da biofísica introdução -...

25
Fundamentos da Biofísica Termodinâmica Kelser de Souza Kock http://biofisicaunisul.blogspot.com.br/

Upload: lemien

Post on 10-Nov-2018

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Fundamentos da Biofísica Termodinâmica

Kelser de Souza Kock

http://biofisicaunisul.blogspot.com.br/

Introdução

• Estudo dos processos em que há transformação de energia e o comportamento dos corpos nessas transformações.

Introdução

• O que é energia?

• A energia pode ser criada?

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

• Se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio térmico um com o outro.

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

• Qual o significado da sensação de frio e calor? (está correto este termo?)

• Por que nos sentimos confortáveis a uma temperatura média de 25º C?

• Por que o frio pode queimar?

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

Lei zero – Equilíbrio térmico Termorregulação

• Vestuário

– As roupas de inverno esquentam??

– Qual a influência das roupas na termorregulação?

• Vento e Umidade

– Qual a relação entre essas variáveis e sensação térmica?

Primeira Lei – Conservação de energia Metabolismo

A quantidade de calor fornecida ao sistema é igual a variação da energia interna mais o trabalho que ele

realiza:

Q = U + W

Num sistema isolado, a energia total permanece constante:

U = Q – W

ou

U energia interna do sistema metabolismo basal

Q calor fornecido ao sistema ingesta calórica

W trabalho realizado pelo sistema atividade física

Primeira Lei – Conservação de energia Metabolismo

Primeira Lei – Conservação de energia Metabolismo

Primeira Lei – Conservação de energia Metabolismo

Q = Energia dos alimentos (cal)

W = Custo calórico (Kcal/min) = METs x 3,5 x massa (kg)

200

Equivalente mecânico 1 cal ~ 4,2 J

Qual a Potência do ser humano ??

Primeira Lei – Conservação de energia Metabolismo

MET(s) Exemplos

1 repouso

2 pesca, alongamento

3 caminhada 4 km/h, ciclismo 50 W (muito leve), dança de salão lenta, boliche, jardinagem

4 caminhada 6 km/h, ciclismo < 16 km/h, aeróbica aquática, cavalgar

5 caminhada 6,5 km/h, ciclismo 80 W, (leve), ginástica aeróbica de baixo impacto, tênis (dupla), dança de salão (rápida)

6 caminhada 7,5 km/h, ciclismo 16 a 20 km /h, paddle, natação (lazer)

7 jogging, ciclismo 150 W (moderado), remo (moderado), natação (costas e livre), tênis, futebol casual, patinação

8

corrida 8 km/h, ciclismo 20 a 22 km/h, escalada, vôlei de praia, handebol, exercícios calistênicos vigorosos, pular corda

(lentamente)

9 corrida 8,5 km/h, ciclismo 22 a 24 km/h, cross country, step ergométrico, boxe

10

corrida de 9,5 km/h, ciclismo 200 W (vigoroso), natação livre e peito (vigoroso), paddle (competição), futebol

(competição), artes marciais, pular corda (moderadamente)

11 corrida de 10,5 km/h, ciclismo 24 a 26 km/h

12 corrida de 11,5 km/h, ciclismo de 26 a 28 km/h, canoagem (vigorosa), pular corda (rapidamente)

13 corrida de 13 km/h, ciclismo 250 W (muito vigoroso)

14 corrida de 13,5 km/h, esqui cross country (corrida)

15 corrida de 14,5 km/h, ciclismo > 28 km/h, patinação com velocidade

Segunda Lei – Entropia Envelhecimento e Doenças

• Em qualquer sistema físico, a tendência natural é o aumento da desordem. O reestabelecimento da ordem só é possível mediante o dispêndio de energia.

Segunda Lei – Entropia Envelhecimento e Doenças

• Em se tratando de seres vivos, podemos dizer que a procura se dá no sentido de maior organização, eficiência e utilização de energia, justamente pelo processo de diminuir a entropia.

• De acordo com a máxima poética de Schrödinger:

– “Os seres vivos se nutrem de entropia negativa”.

Segunda Lei – Entropia Envelhecimento e Doenças

• Dessa forma, a vida pode ser descrita como a luta pelo abaixamento da entropia. Isto resulta em aumenta da entropia ambiental. Viver é retirar é retirar organização do ambiente, é estar em constante não equilíbrio com o meio. A diferença entre estado hígido (saúde) e estados patológicos (doenças), é apenas no grau de entropia, que é aumentado no segundo caso.

Segunda Lei – Entropia Envelhecimento e Doenças

• seres vivos -> sistemas abertos, pois estão em regime estacionário, diferente de sistemas fechados que entram em equilíbrio dinâmico com o ambiente.

• Contudo, todos os processos biológicos são irreversíveis, e o envelhecimento é a entropia natural dos seres vivos. A morte é o estado de máximo de entropia. Assim, nesse sentido, o equilíbrio é a morte do sistema biológico.

Segunda Lei – Entropia Envelhecimento e Doenças

Conclusão

• Lembrando que, na maquinaria biológica celular não há motores de explosão, cilindros a vapor, ou outros artefatos mecânicos. As células não usam energia mecânica (expansão de gases) ou energia térmica (calor) para produzirem trabalho. As células usam energia livre, que é um tipo de energia elétrica que produz trabalho em condições isobáricas, isotérmicas e isovolumétricas. Dessa forma, os seres vivos recorrem aos alimentos, retirando energia através das oxidações metabólicas.

Conclusão

• Assim, através dessa analogia termodinâmica, não podemos nos abster de comentários a respeito da visão simplista e reducionista desses métodos, ressaltando a complexidade dos mecanismos metabólicos e nutricionais.

Bibliografia

• Garcia, Eduardo, A. C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002.

• HENEINE, Ibrahim Felippe. Biofísica básica. São Paulo:

Atheneu, 1996.

• OKUNO, E.; CALDAS, I. L.; CHOW, C.l. Física para ciências

biológicas e biomédicas. São Paulo: HARBRA, 1986. 490 p.