PROBLEMAS

1. ¿Cómo se demuestra el Teorema de la conservación de la Energía en la

vida cotidiana?

ENERGÍA

Es tal vez el fuego es la manifestación más potente de la energía. De la importancia de su aparición en la vida humana dan cuenta multitud de vestigios arqueológicos, y las antiguas leyendas narran su procedencia divina y cómo el robo de una antorcha encendida, cometida por el héroe Promoteo, proporcionó al hombre el poder de dominar la naturaleza.

Cuando se piensa en grandes cantidades de energía, se recuerda la bomba de hidrógeno. Sin embargo, incluso la inmensa energía de la bomba es pequeña comparada con la energía del sol, de un huracán tropical o de las mareas. En un día, los Estados Unidos reciben tanta energía del Sol como la que darían más de un millar de bombas H.

La energía de los huracanes o de las mareas implica moviento. Y, qué hay con relación a la energía del Sol? Ciertamente, no se percibe movimiento cuando los rayos solares entibian nuestra piel o iluminan el paisaje. Pero es el calor del Sol el que mueve los vientos de un huracán. Es evidente que la energía puede aparecer en más de una forma.

Gran parte de la historia de la civilización puede escribirse en función del uso y dominio crecientes de la energía.

En el eclipse total de sol del día 29 de mayo de 1919 unos astrónomos ingleses, en Sobral, Brasil, comprobaron que un rayo de luz que se propaga desde una estrella lejana, a la Tierra, cuando pasa cerca del Sol, se desvía hacia él por su acción gravitatoria. Esto quiere decir que la luz tiene masa y, en consecuencia, todas las clases de energía tienen masa.

La energía es la capacidad que poseen los cuerpos y sistemas para realizar un trabajo. Esta propiedad se evidencia en formas diversas que pueden transformarse e interrelacionarse.

Un trabajo efectuado sobre un cuerpo o sistema de cuerpos supone un aumento de su energía. Así, el curvar un arco o someter a torsión un muelle, se almacena en ellos energía en forma elástica que se pone de manifiesto al lanzar la flecha o desenrollar el muelle. En este proceso se produce sólo cesión de energía entre los componentes del sistema, de modo que el balance global es nulo. Este fenómeno, conocido como principio de conservación de la energía no se crea ni se destruye, sufriendo únicamente transformaciones de unos estados a otros, y constituyó uno de los axiomas de la física hasta que fue superado tras la aparición de las teorías relativistas de Albert Einstein.

2. ¿Como afectan las temperaturas extremas (altas o bajas) la salud de los

humanos?

Enfermedades Ocupacionales
Producidas Por Calor Y Frío
Los mecanismos de regulación calórica interna del cuerpo humano tratan de mantener en el cuerpo una temperatura constante de cerca de 37 ºC. Es normal que el cuerpo pierda constantemente calor a través de los pulmones y la piel, pero hay veces que la persona necesita perder más calor para mantener esa temperatura constante, debido a que el cuerpo produce más calor motivado por la producción de calor en el ambiente; esta pérdida tiene lugar también en los mecanismos calóricos del organismo.
Este fenómeno ocurre a la inversa cuando el cuerpo humano está expuesto al frío, que es cuando los vasos sanguíneos que riegan la piel y las extremidades se contraen para reducir la pérdida de calor en el ambiente y el cuerpo empieza a titiritar, lo cual aumenta su ritmo de producción de calor.
Ambos fenómenos (calor y frío) obligan al estudio de las fuentes que los producen y la respuesta y comportamiento humano, entre las fuentes de calor están: procesos y partes de procesos productivos, maquinarias, hornos y otros. Ahora bien, entre las fuentes productoras de frío están: el trabajo en cavas frigoríficas.

Efectos del Calor a la Salud
El intercambio de calor entre el hombre y su medio está influido por cuatro factores que son: 1) la temperatura del aire, 2) la velocidad del aire, 3) el contenido de humedad del aire, y 4) la temperatura radiante. El problema del calor industrial resulta de una combinación de estos factores que genera un ambiente de trabajo hasta cierto punto incómodo e incluso riesgoso debido al desequilibrio entre la producción de calor metabólico y la pérdida de calor.

Cuando la pérdida de calor es mayor que el aumento de calor en el organismo, la temperatura central comienza a elevarse. En ese momento entran en juego ciertos mecanismos fisiológicos que intentan aumentar la pérdida de calor del cuerpo. En primer lugar, se produce dilatación de los vasos sanguíneos de la piel y de los tejidos subcutáneos y se desvía parte importante del gasto cardíaco hacia esas regiones superficiales. Hay un aumento concomitante del volumen sanguíneo circulante debido a la contracción del bazo y a la dilución de la sangre circulante con líquidos extraídos de otros tejidos. Aumenta también el rendimiento cardíaco. Todos estos ajustes circulatorios favorecen el transporte de calor del centro del organismo hacia la superficie. En forma simultánea, se activan las glándulas sudoríparas, derramando líquido sobre la piel para eliminar calor por evaporación.

PREGUNTAS GENERADORAS

1. Cuál es la equivalencia entre masa y energía?

La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein.

                          E= mc²

indica que la masa conlleva una cierta cantidad de energía aunque la primera se encuentre en reposo, concepto ausente en mecánica clásica, esto es, que la energía en reposo de un cuerpo es el 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:

E/m=c²

E/m=c²= (299 792 458 m/s)² = 89 875 517 873 681 764 J/kg

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:

E= mc² ; E= m * 1² ;

E= m

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.

2. Cómo se regula el calor en el ser humano?

La termorregulación es la capacidad del cuerpo para regular su temperatura, dentro de ciertos rangos, incluso cuando la temperatura circundante es muy diferente. Los animales homeotermos tienen capacidad para regular su propia temperatura.

La temperatura normal del cuerpo de una persona varía dependiendo de su sexo, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren. Tradicionalmente la Medicina considera que la temperatura corporal normal -tomada oralmente- oscila entre 36,5 y 37,5 °C en el adulto saludable; el valor promedio viene a ser 37ºC.

Tres estudios diferentes recientes sugieren que la temperatura promedio en adultos saludables es de 36,7 °C. Las variaciones entre los tres estudios (con una sola desviación estándar) son las siguientes:

• 36,5 a 37,9 °C.
• 36,3 a 37,1 °C en varones; 36,5 a 37,3 °C en mujeres.
• 36,6 a 37,3 °C.

3. Cómo se regula el calor en los animales?

ADAPTACIONES A DISTINTOS AMBIENTES

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.

4. Como afecta las temperaturas extremas (altas o bajas) en la salud de los

humanos?

Efectos Nocivos al Ser Humano
La exposición prolongada a calor excesivo puede causar un aumento de la irritabilidad, lasitud, disminución de la moral, aumento de la ansiedad e incapacidad para concentrarse. El resultado de lo anterior se refleja en una disminución general en la eficiencia de la producción y en la calidad del producto final.
Las alteraciones físicas causadas por la exposición excesiva al calor son, en orden de gravedad creciente: erupción por calor, calambres por calor, agotamiento por calor y síncope de calor.
Erupción por calor. Puede ser causada por exposición ininterrumpida a calor y aire húmedo, como ocurre en las zonas de
clima cálido y húmedo. Los orificios de las glándulas sudoríparas se obstruyen debido al aumento de volumen de la capa húmeda de queratina de la piel con la consiguiente inflamación de las glándulas. Se producen pequeñas vesículas rojas en el área afectada de la piel y si esta es lo bastante extensa, la sudoración puede disminuir sustancialmente. La erupción por calor no solo es una molestia por la incomodidad que causa, sino que también disminuye mucho la capacidad del trabajador para tolerar el calor.
Calambres por calor. Pueden presentarse después de una exposición prolongada al calor, con sudoración profusa e inadecuada restitución de la sal. Los signos y síntomas de los calambres por calor consisten en espasmo y dolor en los músculos del abdomen y extremidades. Puede presentarse albuminuria pasajera.
Agotamiento por calor. Resulta del esfuerzo físico que se lleva a cabo en ambientes con calor, cuando el control vasomotor y el débito cardíaco son inadecuados para enfrentar las demandas adicionales que se imponen a estos sistemas a causa de la vasodilatación periférica, o cuando el volumen plasmático se reduce por deshidratación. Los signos y síntomas del agotamiento por calor pueden incluir: palidez, lasitud, vahídos, síncope, sudoración profusa, con piel fría y húmeda. Puede o no presentarse hipertermia moderada, detectable al medir la temperatura rectal.
Síncope de calor. Esta es una condición médica muy grave, un factor predisponente importante es el esfuerzo físico excesivo. Los signos y síntomas pueden incluir vahídos, náuseas, cefalea intensa, piel seca y caliente a causa de la falta de sudoración y temperatura corporal muy alta (por lo general de 41,4 ºC en ascenso), confusión, colapso, delirio y coma. A menudo la circulación también se compromete hasta llegar al choque. Si no se inician de inmediato medidas para enfriar el cuerpo de la víctima, pueden producirse lesiones irreversibles en los órganos vitales que ocasionan la muerte.
Algunos estudios efectuados en Europa y América del Sur han demostrado que los trabajadores que laboran durante un tiempo prolongado en industrias con calor tienen tasas de morbilidad más altas por enfermedades cardiovasculares.