Biofísica 3 Termodinámica (20) 16. Transmisión de calor

a) Calcule la cantidad neta de calor por hora que transfiere el cuerpo humano al medio ambiente por radiación un día que la temperatura exterior es 25 ºC. Suponga que la superficie corporal es del orden de 1,8 m² y se comporta aproximadamente como un cuerpo negro a temperatura de 33 °C.

 

Pot = σ ε A T^4  (Ley de Stefan-Boltzman)

Donde

Pot = potencia

Σ = constante de Boltzman = 5,67 x 10^-8 W/m² K⁴

ε = emisividad del cuerpo negro = 1

A = área = 1,8 m²

T = temperatura

 

T = temperatura corporal = 33ºC + 273 ºC = 306 K

T = temperatura exterior (ambiente) = 25ºC + 273 ºC = 298 K

 

Pot neta = Pot absorbida por el cuerpo – Pot emita por el cuerpo

 

Pot(emitida)= 5,67 x 10^-8  W/m² K⁴  1 * 1,8 m²  (306 K)^4 = 895 W

Pot(absorbida)= 5,67 x 10^-8 W/m² K⁴  1 * 1,8 m²  (298 K)^4 = 805 W

 

Pot(neta) = Pot(absorbida) – Pot(emitida) = 805 W – 895 W = -90 W = - 77,4 kcal/h

 

 

b) ¿Mediante qué otros mecanismos el cuerpo humano transfiere calor al ambiente? Explique.

El cuerpo humano puede transferir calor por convección, conducción y evaporación (el sudor).

Convección: el intercambio de calor ocurre entre el cuerpo y el aire que lo rodea. Principalmente a través de la piel, pero también en las vías respiratorias

Conducción: el intercambio de calor sucede entre los cuerpos en contacto, con lo que el sentido del flujo de calor depende de la temperatura de la piel y de la temperatura superficial de los objetos

Evaporación: es un mecanismo por el que el organismo, mojado, pierde calor exclusivamente (el flujo de calor va desde él al ambiente y no a la inversa). Normalmente tiene lugar a través de la evaporación del sudor. El fenómeno físico que hace que se pierda calor a través de la evaporación del sudor es el cambio de estado del agua del sudor a vapor. El agua necesita calor para pasar a la fase de vapor y se lo quita a la piel.