Biofísica UBA XXI Final Feb 22 30. Fenómenos de transporte

A fines de realizar una solución control en el laboratorio se colocan 5,8 x 10³ mg de glucosa en 0,47 litros de agua destilada.  Indique la concentración en % (m/v) y determine la fracción molar de solvente.

Mr glucosa = 180 g/mol,  Mr agua = 18 g/mol,  densidad agua = 1 g/cm³

 

	a) 1,23 % (m/v) y Xsv = 1,08 x 10-3		b) 0,012 % (m/v) y Xsv = 0,88
	c) 5,8 % (m/v) y Xsv = 0,99	X	d) 1,23 % (m/v) y Xsv = 0,99
	e) 12,3 % (m/v) y Xsv = 0,99		f) 0,99 % (m/v) y Xsv = 1,08 x 10-3

 

 

Concentración % (m/v) = masa (en gr) / volumen (en ml) * 100

 

donde

masa =  5,8 x 10³ mg = 5,8 g

volumen = 0,47 L = 470 ml

 

reemplazando

Concentración % (m/g) = 5,8 g / 470 ml * 100 = 1,23 %

 

Xsv = moles solvente / moles totales

 

Donde

moles totales = moles solvente + moles soluto

 

moles de solvente = moles de agua = masa agua / Mr agua

masa agua = volumen * densidad

volumen de agua = 0,47 ltr = 470 ml

densidad  de agua = 1 gr/cm³ = 1 gr/ml

 

Mr agua = 18 g/mol

 

moles solvente = moles agua = 470 ml * 1 gr/ml / 18 gr/mol = 26,11 moles de agua

 

moles soluto = masa soluto / MR soluto

masa soluto =  5,8 gr

Mr soluto = Mr glucosa = 180 g/mol

 

moles soluto = moles de glucosa  = 5,8 g/ 180 g/mol = 0,032 moles de glucosa

 

 

 reemplazando

Xsv = moles solvente / (moles soluto + moles solvente) = 26,11 mol / (26,11 mol + 0,032 mol = 26,11 mol / 26,14 mol = 0,99

 

Biofísica UBA XXI Final Feb 22 29. Fluidos

 Considerando la ecuación de continuidad indique la relación correcta de velocidades del líquido que circula por la cañería del esquema.

Datos: S2 = S3, r1 = 1,6 mm, r3 = 0,8 mm

 

 

	a) V1 = V2 = V3	x	b) V2 = V3 > V1
	c) V2 = V3 < V1		d) V1 = V3 < V2
	e) V3 = V1 < V2		f) V2 >V3 < V1

 

Q = v S = constante (ecuación de continuidad)

 

donde

Q = caudal

v = velocidad

S = sección

 

r1 = 1,6 mm ----------------------- S1 = π r1²

 

r3 = 0,8 mm = 1/2 r1 ------------ S3 = π r3²  = π (1/2 r1)²  = 1/4 S1

 

S2 = S3 --------------------------- S2 = 1/4 S1

 

----------------------------------  S23 = S2 + S3 = 1/4 S1 + 1/4 S1  = 1/2 S1

 

 

Q1 = Q23 (ecuación de continuidad)

 

S1 > 1/2 S1 ---------- S1 > S23 ----------- v1 < v2 = v3

 

Biofísica UBA XXI Final Feb 22 28. Mecánica

Un auto de 500 kg que está quieto comienza a ser empujado por unas personas incrementando su velocidad hasta lograr una velocidad de 18 km/h a los 20 segundos y a 15 m del punto de partida. Calcule la fuerza aplicada y el trabajo realizado por las personas. (Desprecie el rozamiento)

 

	a) F = 125 N, W = 18750 J		b) F= 500 N, W = 2500 J
	c) F = 500 N, W = 7500 J		d) F = 500 N, W = 18750 J
	e) F = 125 N, W = 2500 J	X	f)  F = 125 N,W = 1875 J

 

 

F = m a

 

Donde

F = fuerza

m = masa = 500 kg

a = aceleración  = (vf – vo)/t

vf = velocidad final =18 km/h (1000 m/1 km) (1 h/3600 s) = 5 m/s

vo = velocidad inicial = 0

t = tiempo = 20 s

 

reemplazando

F = m  (vf – vo)/t = 500 kg (5 m/s – 0) / 20 s = 125 N

 

W = F d

 

Donde

W = trabajo

F = fuerza = 125 N

d = distancia recorrida

 

reemplazando

W = 125 N 15 m = 1.875 J

 

Biofísica UBA XXI Final Feb 22 27. Ondas

Determine el ángulo límite de un haz de luz que pasa del vidrio al aire.

Datos: naire = 1; Vvidrio = 1,75.10^8 m/s; C = 300.000 km/s

 

	a) 0,098°		b) 90°
	c) 15°		d) 59°
x	e) 35,45°		f) 45,15°

 

 

nvidrio sen θ = naire sen 90º   (ley de Snell) 

 

donde

nvidrio = índice

de refracción del vidrio = C / v 

C = velocidad de la luz en el aire = 300.000 km/s = 3 x 10^8 m/s

v =  velocidad de la luz en el vidrio = 1,75 x 10^8 m/s

θ = ángulo limite

naire = índice de refracción el aire = 1

 

reemplazando y despejando sen θ

sen θ =  naire  * 1 / ( C / v) =  1 / (3 x 10^8 m/s  / 1,75 x 10^8 m/s) =

 θ = arc sen (1,75 / 3) = 35,69º

Biofísica UBA XXI Final Feb 22 26. Electricidad

 Teniendo en cuenta los conceptos vistos en la unidad de bases físicas de fenómenos bioeléctricos, seleccione la opción correcta. El Ohm es una unidad que puede expresarse también como:

 

X	a) Voltio dividido Ampere (V/A)		b) Diferencia de Potencial
	c) Ampere dividido Voltio (A/V)		d) Joule dividido Coulomb (J/C)
	e) Watt		f) Voltio por Ampere (V . A)

 

V = R I  (ley de Ohm)

 

Donde

V = diferencia de potencial o voltaje           Unidad de V = [Volt] = [V]

R = resistencia                                               Unidad de R = [Ohm] = [Ω ]

I = intensidad de corriente o corriente          Unidad de I = [Ampere] = [A]

 

Despejando R de la ley de Ohm

R = V / I = [V]/[A]

 

Biofísica UBA XXI Final Feb 22 25. Fenómenos de transporte

Se desea inyectar una droga en forma endovenosa. La misma viene presentada como una solución con una osmolaridad de 0,25 osm/l. El volumen a inyectar es de 5 ml. Conociendo que la presión osmótica del plasma sanguíneo a temperatura fisiológica (37°C) es de 5900 mmHg, indique que cantidad de NaCl deberá agregar a los 5 ml de droga para que la misma sea isoosmolar con el plasma.

Datos: 1 atm = 1,013. 10^6 barias = 760 mmHg, Mr NaCl = 58,5 g, g = 980 cm/s² , Coeficiente osmótico NaCl (g) = 0,9

 

	a) 1,81 gramos		b) 0,09 gramos
	c) 0,016 gramos		d) 73,12 gramos
	e) 14,62 gramos	X	f) 9,05.10-3 gramos

 

Osm = Osm  droga + Osm NaCl = Osm Plasma (iso osmolar)

 

donde

Osm droga = 0,25 moles / L

 

Osm NaCl = osmolaridad de la solución = M i

M = molaridad de NaCl = moles / V

moles = masa / Mr

masa = masa de NaCl

Mr = masa molar = 58,5 gr/ mol

V = Volumen = 5 ml = 0,005 L

i = factor de Van´t Hoff = υ g

υ = número de iones por partícula = 2 (NaCl se disocia en 2 iones)

g = grado de disociación o coeficiente osmótico = 0,9

 

Osm plasma

 

Π = Osm  R T

 

Donde

Π = presión osmótica = 5900 mmHg (1 atm / 760 mmHg) = 7,76 atm

Osm = osmolaridad del plasma

R = constate de los gases ideales = 0,082 L.atm / (K.mol)

T = temperatura = 37 ºC + 273 = 310 K

 

Reemplazando y despejando Osm

Osm = Π /(R T) = 7,76 atm / (0,082 L.atm / (K.mol) 310 K) =  0,305 mol/L

 

 

Remplazando en Osm

Osm plasma = Osm droga + masa / Mr / V υ g

 

Despejando masa

masa = (Osm plasma - Osm  droga) Mr V / υ g =

masa = (0,305 mol/L - 0,25 moles / L) 58,5 gr/mol 0,005 L /(2 * 0,9)

masa = 0,009 gr = 9 x10^-3 gr

 

Biofísica UBA XXI Final Feb 22 24. Fenómenos de transporte

Un recipiente se encuentra dividido en dos compartimentos (A y B) por una membrana semipermeable pura, ambos a la misma temperatura. En el compartimento A se coloca una solución acuosa 0,2 Molar de NaCl con un grado de disociación desconocido y en el compartimento B se coloca una solución acuosa de concentración desconocida. Al cabo de un tiempo se observó que el nivel de líquido del compartimento B aumentó y que el nivel del líquido del compartimento A disminuyó. Se puede afirmar que:

 

Aumenta el nivel de líquido de B ------- pasa solvente desde la solución A hacia B

presión osmótica B (Π B) > presión osmótica A (Π A)

 

Π B > Π A

 

Π = Osm R T (ecuación de Van´t Hoff)

 

Donde

Π = presión osmótica

Osm = osmolaridad

R = constante de los gases ideales

T = temperatura

 

 

 a) La solución B posee un mayor factor de Van´t Hoff.

Falso

 

Si las soluciones son distintas (con distinto soluto) y distintas concentración no se puede determinar cual tiene mayor factor de Van´t Hoff

 

b) La solución A tiene un menor grado de disociación que la solución B

Falso

 

Ídem a

 

c) La solución B tiene menor presión osmótica.

Falso

 

Π B > Π A  y  T = igual --- Osm B > Osm A

 

d) La solución B tiene mayor osmolaridad que la solución A.

verdadera

 

Π B > Π A  y  T = igual --- Osm B > Osm A

 

e) La solución A tiene mayor molaridad que la solución B.

Falso

 

Ídem a

 

f) La solución A tiene mayor presión osmótica que la solución B.

Falso            

 

Π B > Π A  y  T = igual --- Osm B > Osm A