UNIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAESCUELA DE FÍSICA.

FISICA BASICA.

UNIDAD VI: PRINCIPIOS DE TERMODINAMICA

6.1 Concepto de Temperatura:Energía cinética promedio de las moléculas o átomos de los gases

6.2 Propiedades termométricas de la materia.

6.3 Termometría.6.3.1 Tipos de termómetros:6.3.2. Escalas termométricas6.3.3 El termómetro clínico.

6.4 Concepto de calor y sus unidades.6.4.1 Capacidad calorífica y calor específico.6.4.2 Calor latente.6.4.3 Mecanismos de propagación de calor.

6.4.3.1. Conducción.6.4.3.2. Convección.6.4.3.3 Radiación.

6.5 Calor y temperatura de los seres vivos. Mecanismos de control.

6.6 El calor y el frío en Medicina: CRIOCIRUGIA.

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Que el estudiante:

1. Defina y aplique los siguientes conceptos:TemperaturaEquilibrio térmicoLey cero de la TermodinámicaPropiedades termométricasCalorCaloría

B.T.U.Calor LatenteConductividad térmicaCapacidad caloríficaCalor específicoCriocirugía

2. Calcule cualquiera de las magnitudes que intervienen en el intercambio de calor entre dos objetos en contacto que inicialmente están a diferente temperatura.

3. Resuelva problemas sobre transferencia de calor que involucren cambios de estado.

4. Explique en qué consiste cada uno de los mecanismos de propagación de calor denominados: Conducción, Convección y Radiación

5. Explique el mecanismo de propagación de calor que se dan en los seres vivos hacia el medio ambiente y viceversa, por efecto de la: Respiración, transpiración, circulación sanguínea, contacto de la piel con otros cuerpos.

6. Exprese la temperatura en cualquiera de las escalas Kelvin, Fahrenheit o Celsius si se conoce en una de ellas.

7. Explique en términos generales, cómo los seres vivos pueden mantener su cuerpo a una temperatura constante, dentro de los límites, independientemente de las variaciones en la temperatura ambiente.

6.1 TEMPERATURA

La temperatura de un cuerpo es una medida de su estado relativo de calentamiento o enfriamiento, cuando tocamos un cuerpo, nuestro sentido del tacto nos permite hacer una estimación del grado de calentamiento o enfriamiento del cuerpo con respecto a la parte de nuestra piel que está en contacto con dicho cuerpo. Esta estimación del tacto es demasiado limitada e imprecisa para ser de algún valor en los trabajos técnicos y científicos.

Temperatura y energía cinética promedio de las moléculas o átomos de un gas.

La temperatura no es una medida de "calor en el cuerpo", la temperatura es una magnitud física que nos indica cuantitativamente, el estado de "caliente" o "frío" de un cuerpo, se expresa mediante un número asociado convencionalmente al cuerpo.

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Realmente, en la actualidad la temperatura se considera como una medida de la mayor o menor agitación de las moléculas o átomos que constituyen un cuerpo. Para cuantificarla se relaciona la energía cinética promedio de las moléculas, de modo que una temperatura elevada corresponde una mayor energía cinética promedio de las moléculas, debido a una mayor agitación molecular. Esta relación se expresa de la siguiente manera: T cEα

La temperatura es directamente proporcional a la energía cinética media de traslación de las moléculas.

La ecuación resultante es deducida de la teoría cinética de los gases, demostrándose que:

T= (32 Ec)

K1

En donde K es la constante de Boltzman e igual a K = 1.38 x 10-23 J/ (°K molécula)6.3 PROPIEDADES TERMOMÉTRICAS DE LA MATERIA.

Para medir la temperatura tenemos que hacer uso de alguna propiedad física medible, que varíe continua y sensiblemente con aquella (razón por la cual a dicha propiedad se le llama TERMOMETRICA) por ejemplo: El volumen, la resistencia eléctrica, la presión, la longitud, etc.6.3 TERMOMETRÍA.

6.3.1 Tipos de termómetros:

Termómetro es cualquier instrumento que se utiliza para medir la temperatura.Los tres tipos de termómetros más importantes para fines médicos y biológicos son:

a) El termómetro de líquido : (puede ser mercurio o alcohol) encerrado en un tubo delgado de vidrio. La propiedad termométrica utilizada es el volumen (V) del líquido cuyo cambio, en los casos en que el área transversal del tubo es constante, resulta directamente proporcional con el cambio de longitud de la columna del líquido dentro del tubo. A su vez, ese cambio de volumen cumple una proporcionalidad directa con el cambio de temperatura )( T∆ del líquido.

b) El termómetro de resistencia : La propiedad termométrica es la resistencia eléctrica de una pequeña bobina de hilo; el cambio de resistencia ( R∆ ) resulta directamente proporcional al cambio de temperatura )( T∆ del hilo.c) El termómetro de Par termoeléctrico: En el que la propiedad termoeléctrica es

el voltaje producido por la diferencia de temperatura que tenga la soldadura de dos hilos de diferente metal.

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6.3.2 Escalas termométricas:

Para convertir estos instrumentos en instrumentos cuantitativos es necesario introducir una escala de temperatura, y para ello se precisa disponer de un convenio internacional respecto a su calibración.Para definir una escala se eligen dos temperaturas de referencia, llamadas PUNTOS FIJOS, y se asignan valores arbitrarios a dichas temperaturas, fijando así la posición del punto cero y el tamaño de la unidad de temperatura.Una de las temperaturas de referencia, es el punto de fusión del hielo, bajo presión de una atmósfera. La otra temperatura de referencia es el punto de ebullición del agua a la presión de una atmósfera.LA ESCALA CENTIGRADA O CELSIUS: Selecciona el punto de fusión del hielo como 0°C, y el punto de ebullición del agua, como 100 °C. En la escala absoluta Kelvin, estas temperaturas son 273.15°K y 373.15°K respectivamente y en la escala FAHRENHEIT corresponde a los valores 32°F y 212°F.

Las relaciones entre estas escalas termométricas son:

T (°C) = [ ]32)F(T95 −°

T (°K) = T (°C) + 273.15 (escala de temperatura absoluta)

En donde: T(°C) es la temperatura en grados Celsius o centígrados. T(°F) es la temperatura en grados Farenheit. T(°K) es la temperatura en grados Kelvin.

NOTA: Actualmente, a un grado Kelvin (°K) sólo se le llama 1 Kelvin y se simboliza únicamente por K.

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1000C

Punto de fusión del hielo

Punto de ebullición del agua

00C

2120F

320F

373.150K

273.150K

Celsius

ESCALAS DE TEMPERATURA

KelvinFahrenheit

6.3.3 El termómetro clínico

La temperatura del cuerpo humano se encuentra normalmente dentro de un pequeño intervalo alrededor de 37°C y cualquier temperatura obtenida fuera de este intervalo se considera anormal y un síntoma de mal funcionamiento del organismo. De hecho, la correlación entre temperatura elevada del cuerpo y fiebre es conocida desde la antigüedad, pero la evaluación clínica habitual de las fluctuaciones de temperaturas de los pacientes tuvo que esperar la invención de un termómetro práctico, con una escala universalmente aceptada, y después a la producción en gran escala de estos instrumentos a un costo razonable. El moderno termómetro clínico de mercurio en un recipiente de vidrio sólo se gradúa en un intervalo, de 35°C a 43 °C aproximadamente. Colocado bajo el brazo o en el interior de la boca de un paciente, tarda uno o dos minutos para alcanzar el equilibrio térmico. Cuando se separa del paciente para leerlo, un estrechamiento del bulbo impide a la columna de mercurio volver al bulbo, con lo que la máxima lectura alcanzada se mantiene dejando suficiente tiempo para registrar la temperatura. Una ligera sacudida de la muñeca obligará a la columna de mercurio volver al bulbo, quedando dispuesto para la próxima medida. A pesar de su sencillez, este simple y barato instrumento debe considerarse probablemente como la ayuda científica a la medicina más importante y singular que jamás ha existido. Se dispone ahora de termómetros clínicos electrónicos que tienen la gran ventaja de su casi instantánea respuesta, y pueden utilizarse para proporcionar observación continua de la temperatura cuando esto es clínicamente aconsejable.

6.4 CONCEPTO DE CALOR Y SUS UNIDADES.

CALOR (Q).

El calor es energía en tránsito, cuando la transferencia de un cuerpo a otro sucede por medios no mecánicos, a causa de la diferencia de temperatura entre los cuerpos.

El concepto de calor es similar al concepto de trabajo tomado éste como la medida de la energía que es transferida mediante un proceso mecánico. Debe distinguirse con precisión entre calor como forma de energía en tránsito y energía térmica (llamada energía interna) como propiedad del sistema, ya que no todo el calor transferido a un sistema se convierte necesariamente en energía térmica o interna.

Algo de él puede quedar en forma de energía potencial o energía química. Por lo tanto, un sistema (que es cualquier conjunto de cuerpos que aislamos idealmente del universo) no puede contener calor, al igual que no puede contener trabajo. Sólo puede contener energía de varios tipos, incluida la energía térmica o interna.

La cantidad de calor (Q) se mide por los efectos observables que produce, el más palpable de los cuales es la elevación de temperatura del cuerpo que recibe la energía. Si un gramo de agua recibe una cantidad de calor (Q) de modo que cambia su temperatura de 14.5°C a 15.5°C se llama a esta cantidad de calor, caloría, que es la unidad calor del sistema CGS. La kilocaloría se define análogamente para un kilogramo de agua, siendo la unidad de calor del sistema MKS.

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La unidad de calor del sistema inglés es la BTU (Unidad Térmica Británica) y es la cantidad de calor que es necesario suministrar a una libra de agua para elevar su temperatura de 63°F a 64°F.

Equivalencias: 1 BTU = 252 Cal. = 0.252 Kcal.

La equivalencia entre las unidades de calor y las unidades de energía se conoce con el nombre de Equivalencia Mecánico del Calor, que fue determinado por Joule.

Los mejores resultados hasta la fecha dan esa equivalencia así:

4.186 joules = 1 caloría.

.6.4.1 Capacidad calorífica y calor específico.

Las sustancias difieren entre sí en la cantidad de calor necesaria para producir una elevación determinada de temperatura sobre una masa dada.

La razón entre la cantidad de calor suministrada a un cuerpo y el correspondiente incremento de temperatura )T(∆ se denomina Capacidad Calorífica del Cuerpo.

Capacidad Calorífica = aTemperaturdeIncrementocalordeCantidad

C = K

CaloríaóF

BTUóC

CaloríasTQ

°°°=

∆

Para obtener un valor que sea característico de la sustancia de que está hecho el cuerpo, se define el calor específico de una sustancia (c) como la capacidad calorífica por unidad de masa de un cuerpo formado por dicha sustancia; esto es la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa para elevar su temperatura en un grado.

Calor Específico = Masa

aloríficaCapacidadC

c =

°

=∆

=∆

=FbL

BTUóCg

CalTmQ

Tm

Q

mC

o

De la ecuación anterior se deduce que el calor que ha de suministrarse a un cuerpo de masa m, cuyo valor específico es "c", para aumentar su temperatura en ∆T, es: Q = mc∆T = mc (Tf –Ti).

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Equilibrio Térmico: Si se tienen dos cuerpos A y B a temperaturas diferentes y aislados de los alrededores, al ponerlos en contacto se establecerá entre ellos un flujo de calor del objeto de mayor temperatura al de menor. El flujo de calor cesará cuando ambos alcancen una temperatura común, denominada temperatura de equilibrio. Se dice que los objetos han alcanzado el equilibrio térmico. Como solamente se ha verificado intercambio de calor, se cumple que:

Calor ganado por el cuerpo = Calor cedido por el cuerpo. de menor temperatura de mayor temperatura

Qa = Qb

ma ca T∆ = mb cb T∆ b

6.4.2 Calor latente.

La materia puede existir en varios estados de agregación, entre estos los más comunes son: Sólido, Líquido y Gaseoso. Los cambios de un estado a otro van acompañados de un desprendimiento o una absorción de calor. El calor que necesita la unidad de masa de una sustancia para que pueda cambiar su estado se denomina Calor Latente y se representa simbólicamente por L.

Dependiendo del cambio de estado que se realice, se puede tener calor latente de fusión Lf, de solidificación Ls, de vaporización Lv , de condensación o licuefacción Ll .

El calor absorbido o liberado en el cambio de estado de una masa es: Q = mL.

6.4.3 Mecanismos de propagación de calor.

Existen tres mecanismos mediante los cuales puede transferirse calor de un lugar a otro; ellos son: conducción, convección y radiación.

6.4.3.1. Conducción.

La conducción es la transferencia de calor, sin que se produzca transferencia de materia o movimiento del cuerpo a través del cual se transmite la energía. Así por ejemplo, si uno de los extremos de una cuchara metálica se introduce en un líquido caliente, el otro extremo se calienta por conducción.

En el proceso de conducción, la energía se transmite por choques a nivel molecular o atómico. La velocidad de conducción del calor varía de una sustancia a otra; generalmente los metales son buenos conductores de calor, otros como la madera, el ladrillo, asbesto, etc. son malos conductores o buenos aisladores. Considerando una lámina delgada de cierto material: sea A el área de sus caras

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AT

1

BT

2

paralelas, X∆ el espesor. Si las caras se mantienen a temperaturas distintas T1 y T2

habrá un flujo de calor (Q) de una cara a otra.

T2 - T1 = ∆ T : DIFERENCIA DE TEMPERATURA; X∆ ESPESOR.

∆ T/ X∆ = Gradiente de temperatura (dirección en la cual se obtiene el máximo o mínimo aumento de temperatura).

En estado estacionario, fluye calor desde la zona a temperatura más alta a la más baja. La ley de Fourier de la conducción térmica establece que el ritmo de flujo de calor:

=

∆ tiempocalor

TQ

es proporcional con el área A de la sección transversal y con el

gradiente de temperatura.

En símbolos: H = XTKA

TQ

∆∆−=

∆

Donde K es la constante de proporcionalidad y se conoce como conductividad térmica del material , y T∆ es el tiempo en que ocurre el flujo de calor. El signo menos indica que el calor fluye en el sentido en que la temperatura disminuye.

Algunos valores típicos de K:

SUSTANCIA K (Cal/s cm. °C)

Agua 0.0014Aire (a 0 °C) 0.000057Cobre 0.87Hielo 0.0050Grasa animal 0.0004Piel humana 0.002

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∆x

T1 T2

T1 > T2

6.4.3.2 Convección.Este tipo de transferencia de calor se manifiesta sólo en los fluidos y ocurre cuando el fluido experimenta movimiento. Esto se debe a que cuando una porción del fluido se calienta, se dilata, su densidad disminuye en relación con el resto del fluido; así el fluido caliente sube y las regiones de fluido frío descienden.

Se establece así un movimiento del fluido o corrientes de convección. Si tales corrientes son originadas por la diferencia de densidad, se denomina al proceso convección natural; pero si el movimiento del fluido se incrementa por medios mecánicos (ventilador, bomba, etc.) el proceso de convección es forzada. En estas circunstancia, el calor cedido por unidad de tiempo por un cuerpo de temperatura T1 en un ambiente de temperatura T2 es:

H = hA (T1 -T2)

Donde A es el área superficial y h es una constante, que en el caso del cuerpo humano rodeado de aire vale h = 1.7 x 10-3 Kcal.s-1m-2Kg-1

6.4.3.3 Radiación

El término radiación se refiere a la energía que los cuerpos emiten en forma de ondas electromagnéticas ( como la luz). Cuando las longitudes de onda se encuentran en el intervalo comprendido entre 1 um y 100 um, aproximadamente, se denomina radiación térmica o radiación infraroja. Dos cuerpos cualquiera A y B intercambiarán de energía en forma de radiación térmica, incluso cuando no hay posibilidad de que intervenga conducción o convección. La radiación térmica se propaga en el vacío y viaja a la velocidad de la luz. Algunas sustancias permiten el paso de estas radiaciones, pero absorben parte de la energía transmitida.

Se define el poder emisivo total de un cuerpo como la energía radiante total de todas las longitudes de onda emitidas por el cuerpo por metro cuadrado de superficie y por segundo.

Para un cuerpo negro (el mejor receptor posible, que absorbe toda la energía en forma de radiación que incide sobre el) el poder emisivo total, que se escribe es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta (T) ξc = σ T4

Esta es la ley de la radiación de Stefan - Boltzman, y σ es una constante universal denominada constante de Stefan -Boltzman, su valor es: σ = 5.67 x 10-8 W/m2K4

El poder emisivo de cualquier otro cuerpo es una fracción de esto,

ξc = εσ T4 =ℜ

En donde ε es llamada emisividad del cuerpo, y mide la eficiencia del cuerpo como emisor de radiación.

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En términos de la potencia radiada por una superficie de área A, la ecuación resulta:

P = σ ε AT4

Dado que tA/P ∆=ξ ε=ξ (energía radiada en cada unidad de tiempo por el área).

La radiación de un cuerpo se produce, haya o no diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio que lo rodea. Si no existe diferencia de temperatura, entonces el cuerpo está absorbiendo exactamente la misma radiación que emite y no hay flujo neto de energía hacia el exterior ni hacia el interior. Sin embargo, si un cuerpo a la temperatura T está dentro de una envoltura T0, es menor que T, la energía emitida es mayor que la absorbida y el flujo neto hacia fuera es:

)TT(ooToT 40

444neto −ε=ε−ε=ε por unidad de área por segundo.

6.5 Calor y temperatura de los seres vivos. Mecanismos de control.

En los animales se puede distinguir dos grupos principales en relación con las temperaturas de sus organismos:a) Poiquilotermos o animales de sangre fría, tales como lagartos y serpientes.b) Homeotermos o animales de sangre caliente, tales como los mamíferos y el hombre.

En los primeros la temperatura de la sangre coincide exactamente con la temperatura ambiente. La actividad animal disminuye al bajar la temperatura de la sangre, por esto, en ambientes fríos los poiquilotermos se quedan casi inactivos.

En los segundos se encuentran los mamíferos en los que la temperatura de la sangre oscila entre 36°C y 38°C, mientras que la temperatura de las aves es algo superior y varía entre 41°C y 43°C. En experimentos de laboratorio se ha determinado para ciertos animales la temperatura crítica inferior, la cual se define como la temperatura más baja a la cual puede mantener constante su temperatura durante una hora. Para un gorrión el valor es -30°C, para un conejo es -45 °C, mientras que para un perro es -100°C.

El estado de homeotermia supone un equilibrio regulado automáticamente entre la producción de calor en el organismo animal y las pérdidas de calor a través de la superficie. La regulación de la temperatura del cuerpo está localizada en el cerebro.

Aunque los detalles precisos del mecanismo no han sido identificados histológicamente, no puede caber duda de que el hipotálamo anterior es el cerebro de control. El mecanismo regulador afecta:i) Al flujo de la sangre hacia las extremidades del cuerpo.ii) A la secreción del sudor por la piel.iii) Al ritmo de la respiración, del que depende el ritmo de evaporación de agua en el

aparato respiratorio.iv) Al erizado del pelo o, en su caso, al ahuecado de las plumas, yv) Al propio ritmo metabólico de producción de calor.

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Los procesos (i) y (iv) afectan la pérdida del calor. La importancia relativa de la regulación química de producción de calor y la regulación física de su pérdida varía de una especie a otra.

La forma más evidente de regular físicamente las pérdidas de calor es conseguir un alto grado de aislamiento térmico entre el cuerpo y el aire que lo rodea.

Para este fin sirve la grasa debajo de la piel porque tienen una baja conductividad térmica. Además fluye muy poca sangre a través del tejido adiposo; por tanto, el efecto sobre la temperatura de la sangre se hace mínimo.

El pelaje para un mamífero y las plumas para las aves son evidentemente buenos aisladores. Además, en condiciones de frío extremo el pelaje puede erizarse y las plumas ahuecarse. Ello sirve para retener aire en la capa que separa la piel del frío exterior, y el aire tiene una conductividad térmica muy baja. La temperatura de la sangre de un ave puede hacerse descender a un nivel muy peligroso (estado denominado hipotermia) impidiendo que el ave ahueque sus plumas a una temperatura ambiente de 10°C que normalmente podría resistir muy bien.

La caída del pelo y las plumas durante las estaciones calurosas constituyen en modo natural de aumentar las pérdidas de calor por la piel. El aumento del flujo de sangre a la piel da como resultado también un incremento de la pérdida de calor. En los conejos, se ve un enrojecimiento de las orejas, mientras que en las cebras, hay un aumento de flujo sanguíneo a los cuernos, que actúan por tanto, como reguladores. Aislando los cuernos mientras se somete al mismo tiempo a una cabra a un suave incremento térmico se ha demostrado experimentalmente que se produce una elevación de temperatura del cuerpo de 0.5°C.

El control de la pérdida de calor mediante el aumento de la circulación (periférica llamado control vasomotor) deja de ser eficaz cuando la temperatura exterior es igual a la temperatura de la sangre. En este caso se evita un sobrecalentamiento aumentando el ritmo de evaporación del agua. Esto puede tener lugar o en la superficie del cuerpo por incremento de la transpiración (como en el hombre) o en el tracto respiratorio (como en el perro). El proceso es más eficaz en el perro que en el hombre, porque como la evaporación tiene lugar interiormente, no hay descenso de la temperatura de la piel y así no aumenta la absorción de calor procedente del medio exterior.

En un clima muy cálido, el perro pierde todavía calor por convección y radiación, ya que la temperatura de su piel es bastante elevada, mientras que el hombre que suda gana calor por convección y radiación, en consecuencia, tiene que producir más sudor. Además cuando un hombre suda pierde sal, y esto significa que hay un empobrecimiento de las reservas de sal en el organismo si la sudoración es prolongada. Si un hombre en estas condiciones bebe agua pura no beberá lo bastante (a menos que se le fuerce a ello), para completar sus pérdidas de agua, ya que esto daría lugar a un descenso de la concentración de la sal de sus líquidos orgánicos. Si el agua es ligeramente salada el hombre puede saciar completamente sus pérdidas de agua y restablecer al mismo tiempo el equilibrio salínico. Por ello algunos beben

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cerveza salada y los atletas toman comprimidos de sal. Un perro por el contrario, sólo evapora agua, y al beber mantiene el agua total en su organismo.

En hibernación, animales como la marmota y el erizo experimentan un descenso progresivo de la temperatura de su sangre hasta sólo un grado o dos por encima de la temperatura del ambiente. Su producción metabólica de calor disminuye en 70 veces o más y son esencialmente poiquilotermos mientras duermen.

Al despertar, las temperaturas normales de sus cuerpos se restablecen en cuestión de horas.

VI. EL CALOR Y EL FRIO EN MEDICINA: CRIOCIRUGIA.

Cuando un sistema fisiológico es enfriado por debajo de su temperatura normal, hay una disminución general del ritmo del metabolismo del tejido. Sin embargo, los procesos metabólicos normales dependen de millones de reacciones, auxiliadas por enzimas, tiene lugar en las células vivas, y un cambio de temperatura no afecta todas estas reacciones del mismo modo. El enfriamiento transforma el equilibrio metabólico y va acompañado de una perturbación bioquímica acumulativa y de modificación de la función celular. Se ha sugerido que un pequeño descenso de la temperatura del cuerpo podría ayudar a los enfermos con desordenes circulatorios y cardiopatias, ya que la disminución general del ritmo metabólico reduciría el esfuerzo del corazón, pero el peligro de producir una perturbación del equilibrio metabólico no hace aconsejable este procedimiento. Algunos cambios son perfectamente reversibles en la mayoría de los poiquilotermos, aunque la temperatura halla descendido por debajo de los 0°C, siempre que no se produzca una congelación real del agua celular. Aunque el hielo funde a 0°C, el agua puede existir líquida bastante por debajo de esa temperatura, fenómeno conocido como sobreenfriamiento. Se sabe que ciertos insectos se han recuperado después de haber sido subenfriados hasta -30°C. Sin embargo, aún dentro de un intervalo de temperatura normalmente innocuo, algún tipo de células pueden morir si el ritmo de enfriamiento es demasiado rápido. Este efecto conocido como shock térmico, se atribuye de ordinario a cambios en la estructura de las membranas celulares.

Si el sistema fisiológico se enfría por debajo del punto de congelación de los líquidos celulares que será ligeramente inferior a 0°C, existe el peligro de que se hiele el agua presente.

La formación de hielo dentro de la célula es casi siempre letal.

La congelación del agua da lugar a la deshidratación de la célula, ya que la concentración de los diversos solutos aumenta rápidamente y tales cambios de concentración ocasionan violentas variaciones de los ritmos metabólicos.

Las células pueden ser protegidas de tales daños mediante el uso de "anticongelantes" biológicos adecuados. Tales sustancias denominadas "agentes crioprotectores", actúan impidiendo la congelación del agua celular y evitando el aumento letal de la concentración de solutos. El agente crioprotector más importante es el glicerón, y la

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técnica tiene particular importancia en el almacenaje durante largo tiempo (a -80°C, 2 años y a -160 °C, hasta 5 años) de la sangre destinada a transfusiones.

Suspender la vida en los seres humanos mediante una técnica de congelación análoga es todavía un sueño fantástico de ciencia ficción, porque evidentemente para tejidos organizados, que implica interacciones complejas entre una multitud de células distintas, cualesquiera diferencias notables en las tasas de supervivencia por el frío tendría resultados muy graves, cuando avanzamos hacia arriba desde células y tejidos a órganos completos y por fin al ser entero, las posibilidades de éxitos disminuyen.

Las aplicaciones clínicas de las bajas temperaturas son muchas y algunas se conocen desde años anteriores a Cristo. En el presente siglo, el primer trabajo clínico se ocupó de tratamiento de afecciones de la piel. Así por ejemplo el dióxido de carbono sólido se aplicó directamente en los cánceres de la piel y verrugas, produciendo una temperatura de -78°C. Otros técnicos pulverizaban directamente nitrógeno líquido sobre la piel o lo aplicaban con compresas de algodón en rama. Pero sólo en 1961 comenzó realmente la nueva técnica conocida como CRIOCIRUGIA. En aquel año los Doctores Cooper y Lee, de los estados Unidos, dieron a conocer un dispositivo para congelar una región limitada y controlada de tejidos, así como de su éxito en obtener la remisión de los síntomas de la enfermedad de Parkinson. Un fino tuvo aislado permite al nitrógeno líquido fluir hasta una pequeña punta metálica y retroceder después por un tubo concéntrico.

Pares termoeléctricos incorporados al tubo permiten al Cirujano mantener la temperatura en el valor que desee. Se emplea una temperatura de -70°C en la punta fría para destruir aquellas células cerebrales del tálamo que están relacionados con los desordenes motores anormales característicos de la enfermedad de Parkinson.

La sonda crioquirúrgica se introduce a través del cráneo y se coloca en la posición adecuada mediante el control con rayos X. El criocirujano evalúa entonces el efecto sobre el paciente, que ha de permanecer consciente durante toda la operación, pidiéndole que extienda la mano. Se hace descender la temperatura de la punta fría hasta -10°C y, si la colocación es correcta, se manifiesta inmediatamente la disminución del temblor de la mano. Si este no ha desaparecido, la punta fría es recalentada sin haberse producido ningún daño permanente. Esta posibilidad de terminar la posición precisa de la sonda, es lo que hace tan atractivo y seguro el método crioquirúrgico. Cuando el Cirujano está seguro que ha localizado la región exacta del tálamo que está enfermo, reduce la temperatura de la punta fría hasta -70°C.

La criocirugía se está utilizando en muchos centros distribuidos en todo el mundo y en un campo quirúrgico muy amplio, extirpación de amígdalas hasta el tratamiento de tumores resistentes a la radiación y cánceres extremos. Las dos principales ventajas de la criocirugía son que produce muy poca o ninguna hemorragia y que puede utilizarse con sólo una cantidad mínima de anestésico, ambas ventajas son de importancia en el tratamiento de la obstrucción prostática. El panorama de la criocirugía está animando al Cirujano a operar donde antes no se hubiera atrevido.

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1000C

Punto de fusión del hielo

Punto de ebullición del agua

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ESCALAS DE TEMPERATURA

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