Conceptos Fundamentales de Biofísica: Electricidad, Termodinámica y Respiración
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Bioelectricidad: Fundamentos y Conceptos Clave
Ley de Coulomb
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Ley de Ohm
La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.
Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente.
Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo requerido para mover una carga unitaria desde ese punto hasta el infinito, donde el potencial es 0.
Campo Eléctrico
Es el modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.
Potencial de Nernst
Relaciona la diferencia de potencial a ambos lados de una membrana biológica en el equilibrio con las características relacionadas con los iones del medio externo e interno y de la propia membrana.
Aisladores y Conductores Eléctricos
Las sustancias se diferencian por la relativa libertad con que pueden desplazarse la carga a través de ellas. Una sustancia en la que la carga se puede desplazar libremente se llama conductor; una sustancia en la que la carga no puede desplazarse libremente se llama aislador.
Termodinámica: Principios y Aplicaciones Biológicas
El Hombre como Sistema Integrado
El hombre es un sistema integrado porque maneja señales químicas y mecánicas que permiten que las diez billones de células se integren como sistema.
Tipos de Sistemas Termodinámicos
Sistema Abierto
Hay intercambio de materia y energía con el medio.
Sistema Cerrado
Solo hay intercambio de materia.
Sistema Aislado
No hay intercambio de ninguno de los dos.
Primer Principio de la Termodinámica
Nos dice que la energía total de un sistema aislado permanece constante.
Formas de Energía
Energía Química
La que está en los átomos.
Energía Térmica
Asociada con el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas.
Energía Mecánica
Que se divide en energía potencial, energía de presión y energía cinética.
Procesos Reversibles e Irreversibles
Un proceso es reversible cuando está constituido por una sucesión de estados que permiten que se desplace tanto en un sentido como en el inverso. Si no cumple esto, el proceso es irreversible.
Segunda Ley de la Termodinámica
Para cualquier proceso espontáneo, la entropía del sistema más la entropía del medio aumenta.
Entropía y Energía Libre
La entropía es una función de estado.
Energía Libre (ΔG < 0)
El proceso libera energía.
Energía Libre (ΔG = 0)
El sistema está equilibrado.
Energía Libre (ΔG > 0)
El proceso consume energía.
Sistema Respiratorio: Mecánica y Leyes Físicas
Distensibilidad Pulmonar
Es el volumen en que se expanden los pulmones por cada aumento de presión transpulmonar.
Presiones en el Árbol Respiratorio
Presión Pleural
La que está en el líquido entre la pleura visceral y pleura parietal.
Presión Alveolar
Es la del aire que está dentro de los alvéolos pulmonares.
Presión Transpulmonar
Diferencia entre las otras dos presiones.
Ventilación Pulmonar
Es la entrada y salida de aire. Los intercostales externos, el esternocleidomastoideo, etc., intervienen en este proceso.
Ley de Henry
Enuncia que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido.
Preguntas Frecuentes sobre Biofísica
Analogía entre Campo Eléctrico y Campo Gravitacional
Ambas son fuerzas a distancia. A mayor distancia, menor es la fuerza de interacción.
¿Qué almacena un condensador?
Cargas eléctricas.
¿Qué permite almacenar una carga eléctrica?
El campo eléctrico entre capa y capa.
¿Qué se necesita para cargar una carga?
Se necesita trabajo.
¿Qué se necesita para realizar el trabajo?
Es necesario un acumulador que genere la fuerza electromotriz.
¿Qué se debe colocar entre placa y placa (de un condensador)?
Un aislante.