Termodinamica Del Ser Vivo

TERMODINAMICA DEL SER VIVO

La vida constituye una peculiaridad notable en el mundo f￭sico .Sin entrar de momento en el origen y naturaleza del fen￳meno viviente, lo cierto es que este fen￳meno es f￡cilmente reconocible y distinguible: un ￡rbol, un liquen, un animal, tiene apariencia y desarrollo completamente diferentes entre s￭, pero tiene algo (y algo muy importante) en comn que los separa y diferencia de los seres que llamamos no vivos como una piedra o un rio por ejemplo.

No es extra￱o que para explicar este fen￳meno vital se hayan inventado agentes m￡s o menos fant￡sticos a lo largo de la Historia. Lo cierto es que parece haber unas leyes naturales distintas para gobernar el mundo de lo inerte y el mundo de lo animado.

Es ￩ste el momento de discutir el problema en curso de biof￭sica, teniendo en cuenta que es f￡cil reconocer que la caracter￭stica b￡sica de un ser vivo es esta: es un ente extraordinariamente ordenado y organizado y con una capacidad especial para conseguir que esta organizaci￳n se mantenga no s￳lo durante toda la vida del individuo, sino transmiti￩ndose a trav￩s de las diversas generaciones.

No es este el momento de discutir el mecanismo de la herencia o el sistema de transmisi￳n del orden de a trav￩s de las generaciones. Ahora trataremos el problema del mantenimiento del orden en el individuo.

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

La llamada "ley cero de la termodin￡mica" es la ley del equilibrio t￩rmico y puede resumirse as￭: si dos cuerpos A y B est￡n en equilibrio t￩rmico entre s￭.

Existe una tendencia a la repartici￳n proporcional de la cantidad de calor entre cuerpos puestos en contacto a diferentes temperaturas, y el equilibrio se establece cuando todos los cuerpos tienen igual temperatura. El flujo t￩rmico se hace en direcci￳n al cuerpo m￡s fri￳ y cesa cuando el gradiente se hace igual a cero

El Estado de Equilibrio Termodin￡mico:

Como sabemos, la termodin￡mica se encarga del estudio de las transferencias energ￩ticas cuando un proceso transcurre desde un estado inicial llamado (A) hacia un estado final llamado (B).

Al estado inicial lo podemos llamar "estado de no equilibrio" y al estado final como, "estado de equilibrio" A B.

Un proceso cuando ha sucedido y se detiene, es porque el sistema ha

adoptado el estado de equilibrio, y es all￭ donde todas las caracter￭sticas del

sistema van a permanecer constantes, inalteradas en el tiempo; no hay m￡s

reacci￳n en ese momento. Un sistema en equilibrio es un sistema est￡tico,

estacionario, dentro del cual no se est￡ produciendo ningn cambio. Si definimos

el estado de un sistema en un momento dado por su presi￳n, volumen y

temperatura, estamos admitiendo impl￭citamente que en dicho momento la presi￳n

y la temperatura son las mismas en todos los puntos del sistema.

﾿Cu￡les ser￭an las caracter￭sticas de un sistema en estado de equilibrio?

o Las propiedades mec￡nicas del sistema tienen que ser uniformes. Eso significa

que si dentro del sistema existe una fuerza f￭sica que acte en un sentido

determinado, deber￡ existir en otra parte del sistema otra fuerza f￭sica de la misma

magnitud, pero de sentido contrario, de forma que el efecto final va a ser nulo.

o Las propiedades qu￭micas tambi￩n deben conservarse uniformes a trav￩s de

todo el sistema; ejemplo, la cantidad de materia que existe en una porci￳n del

sistema, debe existir en igual cantidad en otra parte del mismo. En otras palabras,

la concentraci￳n del sistema va a ser igual en cada punto del sistema. Si la

diferencia de concentraci￳n entre dos puntos del sistema existe, hay flujo de

materia, y ello va a constituir una condici￳n de NO equilibrio.

o La temperatura tambi￩n debe permanecer uniforme dentro del sistema. Si hay

diferencia de temperatura, se produce flujo de calor y ello tampoco es compatible

con el equilibrio propuesto.

La caracter￭stica principal de los seres vivos que debe llamarnos la atenci￳n,

a fin de analizarlos desde el punto de vista termodin￡mico, es la constancia de sus propiedades en comparaci￳n con las grandes transformaciones energ￩ticas que ocurren en ellas (2). Esta constancia se refleja b￡sicamente en la composici￳n qu￭mica. A pesar de mantener constantes tales propiedades, los organismos vivos no son sistemas en equilibrio, pues no ocurrir￭a en ellos ningn proceso.

Los organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian constantemente materia y energ￭a con su entorno. Los seres vivos no son por lo tanto, sistemas en equilibrio; no somos compatibles con la condici￳n de equilibrio est￡tico definido anteriormente.

Si se analizan en un momento dado, los contenidos de los diferentes elementos que participan en las reacciones que tienen lugar dentro del ser vivo, observaremos con asombro que casi todos los reactantes y productos permanecen estables en el tiempo; o sea, que a pesar del flujo constante de materia y energ￭a, nuestras concentraciones permanecen constantes, estables en el tiempo, que parecieran que mantuvi￩ramos un "equilibrio".

Para resolver tal incongruencia conceptual, se ide￳ un concepto que algunos autores denominan Estado Estable y otros lo llaman Equilibrio Fluido, en

donde las reacciones y transformaciones se est￡n produciendo constantemente

.

Si a un ser vivo se le priva del suministro de materia, su integridad en poco tiempo

se ver￡ comprometida. Pero un sistema biol￳gico tambi￩n pierde la capacidad

para mantener su equilibrio fluido con el paso del tiempo, es decir, con el temido

envejecimiento.

En resumen, podemos establecer que los organismos vivos somos sistemas termodin￡micos abiertos que permanecemos en estado estable o de equilibrio fluido.

PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA

El primer principio o primera ley de la termodin￡mica es esencialmente la formulaci￳n del principio de conservaci￳n de la energ￭a en los sistemas termodin￡micos.

En primera instancia, podemos inferir que la variaci￳n de la energ￭a de un sistema, durante la transformaci￳n del mismo, es igual a la energ￭a que el sistema recibe del medio circundante.

Consideremos un sistema cualquiera, al que podamos introducir algn cambio. Al estado inicial (antes del cambio) lo llamaremos i y luego del cambio llamaremos f.

La cantidad de calor absorbida por el sistema ser￡ Q y el

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