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Ingenie ría en BiotecnTermodinámica ología Evidencia de aprendizaje. Unidad 2 Alumno: Mario Rutilo Albarrán Sánchez Matrícula: ES1521205127 Profra: Ing. Ericka Trinidad Alonso Guevara Fecha de entrega: 2016-05-10

Evidencia de aprendizaje. Escalando el popo: elección de modelos

Introducción Las leyes de la termodinámica son esenciales para la compresión de los fenómenos ocurridos en la industria y naturaleza, ya que permiten la preparación de elementos para contrarrestar contingencias generadas en problemas prototípicos como los intercambios energéticos entre los diferentes sistemas termodinámicos. Si se requiere realizar una expedición en lo alto de una montaña, la ley cero explica los cambios entre las diferentes temperaturas y porqué ocurren así. En cuanto a la primera ley de la termodinámica, menciona que toda la energía y la masa permanecerán constantes, aunque sus elementos como la temperatura interna, el calor y el trabajo realizado por un sistema, cambien sus valores y siempre existirá un equilibrio.

Desarrollo En todo el trayecto de una tarea tan ardua como lo es, escalar el Popocatépetl se estará rodeado por sistemas termodinámicos, los cuales son influenciados por la temperatura corporal, o ésta estará influenciada por ellos. No sólo se presentarán fenómenos del tipo térmico ya que también se ven involucradas las otras variables termodinámicas, como son: presión, volumen y masa. Hernández M. (s/f) las define: 

Presión como la razón entre una fuerza aplicada sobre un área específica, F se expresa como: P= A .

  

Volumen, es el espacio tridimensional que ocupa un cuerpo. Masa, es la cantidad de sustancia que tiene un sistema. La temperatura está relacionada con la energía cinética que contienen las moléculas de un sistema.

Estas variables sufrirán cambios que afectarán en menor o mayor magnitud al organismo. Esto se puede evitar si el escalador se prepara física y mentalmente con anterioridad, aunque esto no asegura el total éxito ya que se deben tener en cuenta los factores climáticos y fenomenológicos como ventiscas, emanaciones por parte del volcán, frente fríos u ondas de calor; cuestiones personales como el estado de ánimo, la alimentación e hidratación, edad o condición física.

El Popocatépetl se encuentra por encima de los 5000 msnm y considerando que desde los 3000 msnm se empieza a padecer de soroche o mal de montaña causado por la baja tasa de oxígeno en el ambiente, se recomienda adelantarse a cualquier síntoma de fatiga, sed o hambre. Esto es porque en altas alturas, el cerebro tarda en recibir los síntomas. También ayudará un precursor rico en oxígeno. Por lo regular, los montañistas experimentados escalan el Popo en los meses de Marzo y noviembre; en el primer caso, la temperatura promedio de las ciudades vecinas es de 25°C y en el segundo es de alrededor de 5°C. La temperatura en la cima está por debajo de estos valores y en ocasiones se encuentra por debajo de los 0°C. Considerando que el cuerpo humano tiene una temperatura corporal de 36°C, que es un sistema abierto y que tratará de llegar al equilibrio térmico con todos los otros sistemas, necesita de medios que pueden mantener dicha temperatura corporal como la ingestión de alimentos con gran aporte calórico o con una temperatura moderadamente alta; medios aislantes como ropa térmica para todos el cuerpo, incluidas las extremidades; refugios cuando se tenga que reposar. Hay que considerar las calorías necesarias, para una mujer son de 1500 a 2000 Kcal y para el hombre, de 2000 a 2500. También, el volcán y el medio ambiente presentarán cambios en sus estados de equilibrio iniciales. Por ejemplo, durante un día soleado parte del agua depositada en lagos, charcos o contenida en el cuerpo humano, se evaporará produciendo un proceso isobárico de flujo uniforme, ya que la capacidad de evaporación será mayor que la de precipitación, exceptuando que la temperatura se desplome para que permita la lluvia. Entonces la masa contenida en las nubes disminuirá. Otro cambio que puede ocurrir en el peor de los casos, es que la presión y/o el calor interno del volcán aumenten y den lugar a una erupción o expulsión de fumarolas y otros componentes como piedras o ceniza. Lo que no puede cambiar es la masa de los sistemas, sólo puede transformarse en otro tipo de materia o ser parte de algo más. Un ejemplo, es la cantidad de víveres o productos para fines médicos que se consumirán en el trayecto o la depredación del ecosistema flora-fauna. Entonces, lo que tendrá mayor relevancia en este viaje serán los intercambios de energía entre los diferentes sistemas. La ley cero de la termodinámica dice que tres cuerpos alcanzan el equilibrio térmico al cabo de un tiempo, siempre y cuando dos estén en contacto mediante paredes diatérmicas (conductoras), estas pueden ser imaginarias como es el caso del medio ambiente que afectará la temperatura de todos los sistemas involucrados como las nubes, la vegetación y fauna, los víveres (agua, comida, analgésicos, etc.), el volcán y al cuerpo humano. Tomando esto en consideración, todo cuerpo necesita una fuente de alimentación que le brinde calor, para satisfacer sus necesidades calóricas. Este calor, puede

ser transformado en otro tipo de energía, pero siempre dependerá de la energía almacenada en forma de temperatura interna. Un volcán, es alimentado por la fricción entre las capas tectónicas que generan energía térmica por convección; una planta absorbe la energía solar en forma de ondas electromagnéticas (radiación), y el ser humano genera procesos bioquímicos donde la oxidación de los alimentos genera energía en forma de glucosa. Es así que toda clase de energía, es el resultado de otra y es lo que la primera ley de la termodinámica menciona. Por ejemplo, cuando el calor dentro del Popocatépetl aumenta y por ende, al dilatarse el magma en su interior, generará energía suficiente para expulsar piedras del tamaño de un automóvil, y también, el cuerpo humano puede generar todas sus tareas diarias e inclusive enfrentarse a situaciones donde pone a prueba su capacidad física, como realizar esta expedición, gracias a la transformación de energía que realizan sus diferentes sistemas internos.

Conclusión Por todo lo anterior, es importante la consideración de estas leyes y las variables termodinámicas mencionadas para asegurar una mayor probabilidad de éxito al escalar el Popo o cualquier montaña. No sólo sirven para cuantificar y tener cierta probabilidad de lo que sucederá en el trayecto, también aseguran la supervivencia. Además son aplicables en la vida cotidiana, independientemente del contexto donde se presenten los diferentes sistemas termodinámicos.

Bibliografía: ∙ UnADM. (s/f). Termodinámica: Unidad 2. Primera ley de la termodinámica, México ∙ Hernández M. (s/f). Ciencias experimentales: Unidad 3. Termodinámica. Consultado el 09 de mayo del 2016 de: http://cvonline.uaeh.edu.mx/Cursos/DirEducCont/Acuerdo_286/Quimica/U3%20Ter modinamica.pdf ∙ El siglo de Torreón (2007). Crónica de Viaje: Escalando el Popocatépetl. Consultado el 09 de Mayo del 2016 de: https://www.elsiglodetorreon.com.mx/noticia/318399.cronica-de-viaje-escalandoelpopocatepetl.html