lunes, 4 de abril de 2011

Algunos Conceptos Recientemente Incorporados por la Medicina: TERMODINAMICA

El flujo de energía existió, como otras tantas cosas desde el principio de los tiempos. Pero hasta la aparición de los motores de vapor no fue necesario estudiar este fenómeno. El proceso de estudiar, es visto de alguna manera como el proceso por el cual los errores de conceptos van disminuyendo. Al principio se pensó que el calor era un cuerpo que de alguna manera fluía.

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La termodinámica (del griego  termo, que significa "calor"dinámico, que significa "fuerza") es una rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el calor. Donde hay calor entonces es campo de estudio de la termodinámica.
La Termodinámica se basa en cuatro leyes que veremos a continuación, pero hay que tener en cuenta algo fundamental, estas cuatro leyes se aplican a sistemas en equilibrio, es decir en sistemas que mantienen sus condiciones de presión, temperatura, de volumen y masa constantes.
LEYES DE LA TERMODINÁMICA:
·        Ley 0: dice "Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura" A esta ley se le llama de "equilibrio térmico". El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura.
Esta ley. Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición cero.
·        1º Ley: conocida como principio de conservación de la energía, dice: "La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro".

·        2º Ley: La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Al respecto, siempre se observa que el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura, es decir en equilibrio. Siempre hay una parte de ese calor que se pierde, sin posibilidades de transformarse en trabajo, esta magnitud se denomina ENTROPÍA,

·        3º Ley: el cero absoluto no puede alcanzarse por ningún procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a él".

Ahora bien, hasta acá tenemos las leyes que rigen todo lo que tiene calor del universo, desde el universo mismo, con el sol y las estrellas hasta el fondo del mar. Tengamos en cuenta que si algo está “frío” tendrá menos calor, pero lo tiene al fin.
Cuando la termodinámica surge como ciencia para aumentar la eficiencia de los motores, y en base a la segunda ley (la cual establece que la energía se puede transformar en trabajo), también surge la certeza que no todo sistema es 100% eficiente. No existe un motor (reloj o submarino nuclear que funcione para siempre) Siempre hay una parte de la energía que se pierde. Cuando digo se pierde digo “no se puede utilizar para realizar trabajo”. Esto es ENTROPÍA.
Decía que las leyes mencionadas se aplican a sistemas en equilibrio, y si hay algo que no está equilibrio, son los organismos vivos. Según las leyes de la termodinámica, se puede afirmar que un organismo vivo está en equilibrio cuando el flujo de energía se ha estabilizado. Es decir cuando miles de reacciones químicas por segundo cesan. En un organismo vivo esto equivale a la muerte.

Los seres vivos combinan la estabilidad de la estructura con la fluidez del cambio, lo cual permite su desarrollo, reproducción y evolución. Son
“estructuras abiertas”, estructuras disipativas, que dependen de flujos continuos de energía y recursos. Fritjof Capra resume así la teoría de las estructuras disipativas planteada por Ilya Prigogine: La comprensión de las estructuras como sistemas abiertos proporcionó una importante nueva perspectiva, pero no solucionó el rompecabezas de la coexistencia de estructura y cambio, de orden y disipación, hasta que Ilya Prigogine formuló su teoría de estructuras disipativas... La clave para entender las estructuras disipativas es comprender que se mantienen en un estado estable lejos del equilibrio... Nota: aquí se refiere al equilibrio físico, no al
equilibrio dinámico y funcional, homeostático, de los organismos vivos.
Un organismo vivo se caracteriza por un flujo y un cambio continuos en su metabolismo, comprendiendo miles de reacciones químicas. El equilibrio
químico y térmico se da únicamente cuando estos procesos se detienen. En otras palabras, un organismo en equilibrio es un organismo muerto. Los organismos vivos se mantienen constantemente en un estado alejado del equilibrio, en el estado de vida. Siendo muy distinto del equilibrio, este estado es, sin embargo, estable a lo largo de períodos prolongados de tiempo, lo que significa que, como un remolino, se mantiene la misma estructura general a pesar del incesante flujo y cambio de componentes... Más lejos del equilibrio los flujos son más fuertes, la producción de entropía aumenta y el sistema ya no tiende al equilibrio. Bien al contrario, podrá encontrarse con inestabilidades que lo conduzcan a nuevas formas de
orden que alejarán al sistema más y más del estado de equilibrio. En otras palabras, lejos del equilibrio las estructuras disipativas pueden desarrollarse hacia formas de complejidad creciente... Prigogine enfatiza
que las características de una estructura disipativa no pueden deducirse de las propiedades de sus partes, sino que son consecuencia de su “organización
supramolecular”. Aparecen correlaciones de largo alcance en el mismo punto de transición de equilibrio a no equilibrio, y a partir de este punto el sistema se comporta como un todo... Cuanto más alejado del equilibrio está un sistema, mayor es su complejidad y más alto el grado de no-linealidad de las ecuaciones matemáticas que lo describen. La teoría de Prigogine demuestra que el comportamiento de una estructura disipativa alejada del equilibrio no sigue ninguna ley universal, sino que es exclusivo del sistema específico. Cerca del equilibrio, podemos encontrar fenómenos repetitivos y leyes universales. A medida que nos alejamos de él, nos desplazamos de lo universal a lo único, hacia la riqueza y la variedad. Esta, sin duda, es una característica bien conocida de la vida.

Extraído de:
ONCOLOGÍA, CAOS Y SISTEMAS ADAPTATIVOS COMPLEJOS
José Félix Patiño; MD, FACS
* Presidente, Academia Nacional de Medicina de Colombia.
Asesor Científico, Instituto Nacional de Cancerología. Bogotá, Colombia.








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