La transferencia de calor en sistemas biológicos es esencial para la homeostasis térmica, involucrando procesos de conducción, convección y radiación. Estos mecanismos permiten a los organismos adaptarse a su entorno, mientras que la primera ley de la termodinámica rige la conservación de energía. El modelado de la transferencia de calor en tejidos biológicos considera la convección a través de microvasos sanguíneos y las reacciones metabólicas como fuentes de calor, lo que es crucial para entender la termorregulación y los procesos fisiológicos y patológicos.
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La conducción es el proceso de transferencia de calor a través de un medio sólido o estacionario
La convección implica el movimiento de fluidos que transportan calor de una región a otra
La radiación térmica es la emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas
Los seres vivos son sistemas abiertos que mantienen un intercambio constante de materia y energía con su entorno
En el estudio de la transferencia de calor, se asume que la interacción entre la transferencia de masa y calor es mínima
Para simplificar el análisis, se descartan procesos como la difusión molecular, las reacciones químicas o nucleares, y el transporte de partículas cargadas
La primera ley de la termodinámica establece que la energía no puede ser creada ni destruida, solo transformada de una forma a otra
La energía total de un sistema biológico incluye la energía cinética, potencial e interna
La transferencia de energía puede ocurrir a través de la conducción, convección, radiación y trabajo realizado por o sobre el sistema
La transferencia de energía en los sistemas biológicos puede involucrar la absorción o emisión de radiación térmica
La energía puede ser transferida por interacciones con moléculas o partículas externas, como en el calentamiento de tejidos por corrientes eléctricas
Las reacciones metabólicas son una fuente significativa de producción de calor en los organismos vivos
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Conducción térmica en biología
Transferencia de calor a través de sólidos o medios estacionarios, moléculas calientes a frías sin movimiento de materia.
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Convección natural vs. forzada
Natural: movimiento de fluidos por diferencias de densidad. Forzada: movimiento impulsado por agentes externos como ventiladores o el corazón.
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Radiación térmica en organismos
Emisión de energía como ondas electromagnéticas, ej. luz infrarroja, que los seres vivos emiten o reciben para regular temperatura.
