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producto de su masa por su factor de conversión (velocidad de la luz al cuadrado), o que cierta cantidad de energía de un objeto en reposo por unidad de su propia masa es equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado:

En la última fórmula la masa adquiere valor unitario como predeterminado de toda fracción, pudiendo adquirir, tanto la energía como la masa, diversos valores a única condición de que el resultado fuera la velocidad de la luz al cuadrado para que la equivalencia fuera correcta, esto dota la fórmula de cierta libertad de aplicación ya que es independiente de cualquier sistema de unidades, no obstante, actualmente se le aplica el sistema SI (en la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg), aunque Einstein utilizara el CGS. En un Sistema de Unidades Naturales, c adquiere el valor 1 y la fórmula sería:

Donde se establece una igualdad entre Energía y Masa sin factor de conversión aparente. En teoría, el factor de conversión debe seguir aplicándose aunque su repercusión en el resultado sea 0.

La ecuación de extender la ley de conservación de la energía a fenómenos como la desintegración radiactiva. La fórmula establece la relación de proporcionalidad directa entre la energía E (según la definición hamiltoniana) y la masa m, siendo la velocidad de la luz c elevada al cuadrado la constante de dicha proporcionalidad.

También indica la relación cuantitativa entre masa y energía en cualquier proceso en que una se transforma en la otra, como en una explosión nuclear. Entonces, E puede tomarse como la energía liberada cuando una cierta cantidad de masa m es desintegrada, o como la energía absorbida para crear esa misma cantidad de masa. En ambos casos, la energía (liberada o absorbida) es igual a la masa (destruida o creada) multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz.

Energía en reposo = Masa × (Constante de la luz)2

¿Cómo se regula el calor en el ser humano?

• el organismo humano mantiene su temperatura corporal constante. La regulación de la temperatura implica aumentar o disminuir la producción de calor y aumentar o disminuir la pérdida de calor en la superficie corporal;

• el mantenimiento de una temperatura constante requiere que la ganancia iguale a la pérdida de calor. El organismo humano pierde calor al exterior por conducción, convección, radiación y evaporación, mientras que su fuente primaria de calor es la oxidación de la glucosa y otros compuestos orgánicos. También gana energía a través de la energía radiante o por contacto con el aire que se encuentre a mayor temperatura que la corporal;

• los principales procesos que intervienen en la termorregulación están a cargo del sistema neuroendocrino. Un "termostato" ubicado en el sistema nervioso central (hipotálamo) recibe e integra la información recogida por las células receptoras hipotalámicas y las de distintos receptores de temperatura esparcidos por todo el cuerpo;

• entre los mecanismos que permiten regular la elevación de la temperatura corporal se encuentran la vasodilatación periférica, la transpiración, la disminución del metabolismo celular y la reducción de la actividad muscular. Cuando se trata del descenso de la temperatura corporal, los mecanismos reguladores incluyen la vasoconstricción periférica, el aumento de la contracción muscular (voluntaria o involuntaria) y el incremento del metabolismo celular.

¿Como se regula el calor en los animales?

Los animales vivimos adaptados a ambientes donde la temperatura nos es favorable. Tenemos mecanismos para regular la pérdida o ganancia de calor.

La temperatura de un animal es la cantidad de calor por unidad de masa de tejido.

El calor corporal es el calor producido por el animal; es un balance entre calor ganado-calor perdido, que es igual al calor producido mas la transferencia de calor.

La temperatura del animal es un balance entre la producción y el intercambio de calor.

PRODUCCIÓN DE CALOR

La producción de calor del animal se lleva a cabo mediante tres mecanismos:

• Mecanismos de comportamiento: Determinadas actividades o actitudes incrementan la tasa metabólica y la producción de calor: Ejercicio físico, galope de un caballo, etc.

• Mecanismos autónomos: Movilización de las reservas de grasa del organismo, aumentando la tasa metabólica y el calor. Es un mecanismo involuntario.

• Mecanismos adaptativos: Adaptaciones a las pérdidas de calor o excesivo calentamiento: Grasa subcutánea, pelo de mamíferos...

TRANSFERENCIA DE CALOR

La transferencia de calor se produce por tres vías:

• Superficie corporal: Los animales de gran tamaño tienen una superficie corporal relativa. Los animales pequeños tienen más superficie corporal relativa y mayor transferencia de calor.

• Gradiente de Tº ambiental y Tº corporal: Si hay una gran diferencia entre la temperatura ambiental y la corporal, se ponen en marcha mecanismos especiales que no funcionan a menor gradiente, positivo o negativo. A mayor gradiente, mayor transferencia de calor.

• Conductancia específica de los animales al calor: Los animales que no regulan su Tº tienen mayor conductancia específica que los que la regulamos.

Podemos diferenciar 2 regiones en un animal en función a sus temperaturas:

• Tc: Tº del núcleo corporal

• Ts: Tº de las regiones superficiales.

En la transferencia de calor son importantes Tc, Text y Ts.

MECANISMOS FÍSICOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

• CONDUCCIÓN. No hay movimiento de los componentes; el calor se transfiere molécula a molécula

• CONVECCIÓN. Hay movimiento del medio

• EVAPORACIÓN. Paso de líquido a gas, con pérdida de calor

• RADIACIÓN. En el infrarrojo.

ANIMALES Y TEMPERATURA

ESTABILIDAD DE LA Tº CORPORAL

En función a ella diferenciamos:

• Animales homeotermos: Mantienen estable su Tº corporal

• Animales poiquilotermos: Su Tº oscila en función de la Tºamb.

Hay poiquilotermos que pueden mantener su Tº bastante estable. Fisiológicamente es más correcto clasificar a los animales en función de la fuente de calor. Distinguimos:

• Animales endotermos: Producen calor por sus propios metabolismos. Este calor es el que mantiene su Tº corporal. Son aves y mamíferos. Un animal endotermo-homeotermo es aquel que es capaz de generar calor y mantener su Tº estable.

• Animales ectotermos: La fuente de calor es el exterior del animal.

• Animales heterotermos: Es un caso intermedio. Su fuente de calor es interna, pero no son capaces de mantener estable su Tº. Podemos diferenciar dos tipos:

• Heterotermos temporales: La variación de calor se produce a lo largo del tiempo.

• Heterotermos regionales: A lo largo de la estructura del organismo hay varias regiones con distinta temperatura.

FUNCIONES TERMORREGULADORAS

Los no mamíferos tienen, a lo largo de su superficie, diferentes tipos de receptores. El mecanismo mejor estudiado es el de mamíferos.

RECEPTORES

Tenemos distintos tipos de receptores del calor (neurorreceptores termosensibles):

• Receptores periféricos: En piel. Miden la Ts.

• Receptores medulares: En médula espinal. Miden la Tc.

• Cerebro: En el hipotálamo. Actúa como termostato los mamíferos. Miden la temperatura de referencia. Todos los ajustes de Tº en mamíferos tienen que ser en base a esta Tº de referencia.

EFECTORES

• Para la pérdida de calor

• Para producir o conservar calor (termogénesis)

Los receptores y los efectores se relacionan mediante el sistema circulatorio y respiratorio. Corazón, pulmón y sangre hacen que la Tº sea homogenea. En la fiebre, la Tº de referencia varía 1 ó 2 gados. Esto tiene una consecuencia bacteriostática. La sensación de frío es consecuencia de la elevación de la Tº de referencia.

ADAPTACIONES

ECTOTERMOS EN AMBIENTES FRÍOS

La Tamb está siempre por debajo del punto de congelación, ya que sino, se formarían cristales de hielo en el interior de sus células, con lo que morirían. Para evitar esto, utilizan distintos mecanismos:

• NUCLEACIÓN. Formación de cristales en sus líquidos extracelulares y no en el interior de la célula. Se da en algunos escarabajos.

• SOBREENFRIAMIENTO. Enfriamiento de los líquidos corporales, sin aparición de cristales de hielo. Se da en peces que viven en los fiordos árticos. Lo consiguen porque no se acercan a la capa de hielo superficial.

• SUSTANCIAS ANTICOAGULANTES. Tienen glicerol. El punto de congelación del glicerol es de -17ºC. Están presentes en ácaros que, durante las épocas frías, elevan su concentración de glicerol.

ECTOTERMOS EN CLIMAS CÁLIDOS

Su regulación es comportamental; se ponen al sol cuando tienen frío y en zonas sombreadas cuando hace demasiado calor.

La iguana marina de las islas galápagos tiene un mecanismo especial; Varía su frecuencia cardiaca y modifica la vasodilatación y vasoconstricción. Algo similar a lo que ocurre en endodermos. Cuando está al sol, aumenta la frecuencia cardiaca y se vaso dilata. Los vasos sanguíneos toman el calor por conducción, y el calor se distribuye rápidamente gracias al aumento de frecuencia cardiaca. Cuando entra en el agua, disminuye su frecuencia cardíaca y hay vasoconstricción, con lo que conserva el calor.

ENDOTERMOS

Entre la Tº crítica inferior y la superior se encuentra la zona termo neutral. En ella, todos los mecanismos que se dan son cambios en la conductancia térmica de la superficie del cuerpo. Esos cambios son:

• Vasoconstricción y vasodilatación. Para evitar la pérdida de calor, se vaso constriñen, y para disipar calor, se vaso dilatan. Es una respuesta vasomotora de la piel.

Cuando tenemos mucho calor de repente, se vaso dilatan los vasos sanguíneos superficiales (nos ponemos colorados).

• Respuestas pilo motoras. Cuando queremos conservar el calor, se eriza el vello o las plumas, formándose una bolsa de aire que conserva el calor.

• Capa de grasa. Algunos animales tienen una gran capa de grasa bajo la piel. La sangre se desvía a vasos sanguíneos que estén bajo esa capa y evita así la pérdida de calor.

Cuando un endodermo está por debajo de la temperatura crítica inferior o por encima de la temperatura crítica superior, se ponen en marcha distintos mecanismos para generar o disipar calor. Por debajo de la TCI tiene lugar la termogénesis. Por encima de la TCS se ponen en marcha distintos mecanismos de disipación del calor. El ligero aumento de calor se debe a que esto también tiene un coste energético.

¿Como afectan las temperaturas extremas?

Las temperaturas extremas pueden afectar a la salud de manera directa, causando golpes de calor y deshidratación cuando las temperaturas son elevadas y ocasionando congelaciones e hipotermias en situaciones de frío intenso. Sin embargo, los estudios llevados a cabo indican que las temperaturas extremas afectan fundamentalmente a la salud de manera indirecta, pues el mayor número de problemas de salud en estas situaciones, se produce como consecuencia del agravamiento de enfermedades crónicas en personas sensibles, sobre todo en aquellas de edad avanzada.

El Programa de Prevención y Atención a los Problemas de Salud derivados de las Temperaturas Extremas en la Comunitat Valenciana, se estructura en dos subprogramas, uno referente a Ola de Calor (que permanece en funcionamiento de junio a octubre) y otro a Frío Intenso (que permanece activo de manera general, del 15 de noviembre al 15 de marzo). Su objetivo principal es prevenir, minimizar y atender los problemas de salud que pueden causar las temperaturas extremas en la población.

Durante el tiempo en el que se mantiene en marcha el Programa, puede consultarse a través de esta página web información referente a los niveles de temperatura previstos para cada zona de la Comunitat, consejos y recomendaciones frente a las temperaturas extremas, así como otra información relacionada.