PRINCIPIOS DE LA BIOFISICA
Bueno
antes de dar inicio debemos de conocer y saber que es la biofísica a biofísica
es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la
física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología.
Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques
acumulados en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los
sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la
biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia
experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la
física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación
molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física.
La
biofísica es una ciencia reduccionista porque establece que todos los fenómenos
observados en la naturaleza tienen una explicación científica predecible. Si
nosotros no podemos explicar algunos fenómenos en la actualidad no se debe a
que estos no tengan una explicación científica, sino que nosotros aún no
tenemos los implementos necesarios para estudiar las causas subyacentes a esos
fenómenos aún inexplicables. La vida es una función de estado que depende de
procesos estocásticos a nivel microscópico (principios microfísicos) y
determinísticos a nivel macroscópico (principios macrofísicos). (Mosquera,
2017) .
Un
sistema estocástico es aquel cuyos estados microscópicos tienen causas
subyacentes al azar. Un sistema determinístico es aquel cuyos estados
microscópicos tienen causas subyacentes reconocibles. Ambos tipos de procesos
son los sujetos de estudio de la biofísica. La biofísica no es una rama de la
física, sino de la biología. Hago esta aclaración porque en muchos libros de
biofísica se dice que la biofísica estudia los fenómenos físicos que determinan
los procesos vivientes o que la biofísica es el estudio de los fenómenos
biológicos desde el punto de vista de la física, lo cual es erróneo. La
biofísica explica los fenómenos biológicos aplicando los principios
fundamentales de la naturaleza. (Contreras, 2016) .
Por
ejemplo, la biofísica estudia los cambios de polaridad en los microtúbulos de
un Paramecio, o la transferencia de energía de una partícula a otra dentro del
complejo motor molecular conocido como ATP sintetiza, o la mecánica del
esqueleto humano, o la dinámica de fluidos en un saltamontes, etc.
Por supuesto, la biofísica se fundamenta en los estudios proporcionados
de la física; por ello, decimos que la biofísica es una ciencia
interdisciplinaria, que se aplica a la teoría y los métodos de la física para
resolver los problemas de la biología. La búsqueda biofísica para ver el ser
viviente con un cuerpo que ocupa un espacio, y la transformación de la energía,
en un ambiente que interactúa con este ser es su fin.
La
biofísica es una ciencia molecular e intenta explicar las funciones biológicas
en términos de estructuras moleculares y de las propiedades de moléculas
específicas. El tamaño de estas moléculas varía dramáticamente, desde pequeños
ácidos grasos y azúcares (~1 nm = 10-9 m), hasta moléculas como proteínas (5-10
nm), almidones (>1000 nm) y las enormemente alargadas moléculas de ADN (cuya
longitud es mayor que10, 000,000 nm = 1 cm, pero cuyo ancho es de sólo 20 nm,
¡proporciones semejantes a las de un resorte de 72 kilómetros de longitud!). (Contreras,
2016)
Estas
moléculas son las unidades con las que se construyen los organismos vivos y se
ensamblan para formar las células, los tejidos y organismos enteros; así,
forman estructuras complejas de dimensiones del orden de 10, 100, 1000, 10,000
nm e incluso más grandes. Por ejemplo, las proteínas de la leche se ensamblan
para formar micelas de caseína, las cuales a su vez se agregan para formar el
suero del queso; proteínas y ácidos ribonucleicos se ensamblan para formar los
ribosomas, los organelos que fabrican proteínas en el interior de las células;
lípidos y proteínas se ensamblan para formar las membranas celulares, que
constituyen las barreras externas y las superficies internas de las células;
proteínas y ADN se enrollan para formar cromosomas, los portadores del código
genético; y así sucesivamente.
Por
estas razones, muchos esfuerzos en biofísica se dirigen a determinar la
estructura de moléculas biológicas específicas, así como la de los agregados
más grandes que ellas forman. Parte de estos esfuerzos requieren inventar
nuevos métodos o construir nuevos instrumentos para visualizar estas
estructuras. Muchos de los nuevos desarrollos de la microscopía biológica
forman parte de estos esfuerzos.
Los problemas biológicos que interesan a la Biofísica son tan diversos
como los organismos vivos:
- ¿Cómo polímeros lineales formados
por solamente 20 aminoácidos diferentes se pliegan para formar proteínas
con estructuras tridimensionales precisas y con funciones biológicas
específicas?
- ¿Cómo una gigantesca molécula de
ADN se desenrolla y se replica exactamente a sí misma durante la división
celular y cómo dirige la producción de proteínas?
- ¿Cómo el sonido, la luz, los
aromas, los sabores, los contactos son detectados por órganos sensoriales
y convertidos en impulsos eléctricos que proveen al cerebro de información
sobre el mundo exterior?
- ¿Cómo una célula muscular convierte
la energía química de la hidrólisis del ATP en fuerza mecánica y
movimiento?
- ¿Cómo hace la membrana celular, una barrera de lípido impermeable a moléculas solubles en agua, para transportar selectivamente tales moléculas a través de su interior hidrofóbico?
La
Biofísica intenta responder estas preguntas usando un enfoque
multidisciplinario. Las moléculas específicas que participan en los procesos
biológicos se identifican usando las técnicas del análisis químico y
bioquímico. Las interacciones y estructuras moleculares se determinan usando
técnicas espectroscópicas de la física y la química. Por último, la relación
entre la función biológica y la estructura molecular se investiga usando
instrumentos físicos altamente precisos y sensibles, así como utilizando
técnicas que son capaces de monitorear las propiedades o el movimiento de
grupos específicos de moléculas o, en lo que constituyen adelantos novedosos
excitantes, utilizando técnicas capaces de visualizar y manipular moléculas
individuales, así como de estudiar su comportamiento.
La Biofísica explica funciones
biológicas en términos de mecanismos moleculares: descripciones físicas
precisas de cómo moléculas individuales trabajan juntas como pequeñas máquinas
para producir funciones biológicas específicas.
Pero la Biofísica es más que simplemente un campo del conocimiento
científico; es también una carrera excitante para miles de hombres y mujeres de
todo el mundo. Los biofísicos trabajan en bachilleratos y universidades, en
centros médicos e institutos de investigación, en compañías farmacéuticas y
biotecnológicas, así como en agencias gubernamentales y en fundaciones
independientes. Su trabajo incluye desde investigación fundamental sobre el
mecanismo de acción de medicamentos contra el cáncer, hasta investigación
aplicada para buscar métodos novedosos para medir la concentración de glucosa
en diabéticos.
Las ramas de la biofísica son las
siguientes:
Biomecánica:
Estudia la mecánica del movimiento en los seres vivientes; por ejemplo, la
locomoción, el vuelo, la natación, el equilibrio anatómico, la mecánica de los
fluidos corporales, la fabricación de prótesis móviles, etc.
Bioelectricidad:
Estudia los procesos electromagnéticos y electroquímicos que ocurren en los
organismos vivientes así como también los efectos de los procesos
electromagnéticos abióticos sobre los seres vivientes; por ejemplo, la
transmisión de los impulsos neuroeléctricos, e l intercambio iónico a través de las
biomembranas, la generación biológica de electricidad (anguilas, rayas, etc.),
la aplicación de la electrónica en biomedicina, etc.
Bioenergética:
(termodinámica biológica): Se dedica al e studio de las transformaciones de la energía
que ocurren en los sistemas vivientes; por ejemplo, la captura de energía por
los biosistemas, la transferencia de energía desde y hacia el entorno del
biosistema, el almacenamiento de energía en la célula, etc.
Bioacústica:
Investiga y aplica la transmisión, captación y emisión de ondas sonoras po
los
biosistemas.
Biofotónica:
Estudia las interacciones de los biosistemas con los fotones; por ejemplo, la
visión, la fotosíntesis, etc.
Radiobiología:
Estudia los efectos biológicos de la radiación ionizante y la no ionizante y
sus aplicaciones en la s
técnias biológicas de campo y de laboratorio.
LA FORMACIÓN DEL UNIVERSO Y EL
ORIGEN DE LA VIDA
El Universo se originó hace 13700
mil millones de años en una gran explosión del espacio. Toda la energía existente en el Universo estaba concentrada en un
punto más pequeño que un átomo es decir los Quark que se combinan conjuntamente
para formar las partículas subatómicas. Después
de la explosión, el espacio se expande y se enfría permitiendo la formación de
átomos, estrellas, galaxias, y planetas a partir de partículas elementales. Los científicos intentan explicar el
origen del Universo con diversas teorías, apoyadas en observaciones y unos
cálculos matemáticos coherentes. Las más aceptadas son la del Big Bang y la
teoría Inflacionaria, que se complementan entre sí.
No
hay elementos ni indicios que nos permitan retroceder más en el pasado.
Nuestras nociones de tiempo, temperatura, espacio y energía pueden aplicar
debido a la intensa temperatura (Miles de millones de grados). Además,
consideramos el Big Bang como el origen del universo pero también del tiempo.
El espacio, la materia y el tiempo son indisociables. El Big Bang (hace 15.000
millones de años) es el momento en que esas nociones empiezan a ser
utilizables. Es por tanto, elegido el origen del universo por comodidad. (Mosquera,
2017)
TEORÍA DEL BIG
La
teoría del Big Bang consiste en que el universo con una temperatura muy
elevada, en un momento dado explotó comenzando a expandirse, una gran cantidad
de energía y materia separando todo, hasta ahora. Antes que se forme la materia
y los átomos existían partículas pequeñas en el cual se confinaron y formaron
los electrones, neutrinos, fotones (luz) y algunos pocos neutrones y protones.
El universo es como una sopa densa de partículas
elementales que se van creando en pares partícula-antipartícula. Por ejemplo un
par electrón-positrón se puede formar a partir de un fotón que tenga la energía
suficiente. (Rodriguez L. , 2015)
La
temperatura era muy alta y por esta razón no existía la materia como la conocemos
hoy. El universo después del Big Bang, comenzó a enfriarse y a expandirse, este
enfriamiento produjo que tanta energía comenzará a estabilizarse. Los protones
y los neutrones se "crearon" y se estabilizaron cuando el universo
tenía una temperatura de 100.000 millones de grados, aproximadamente una
centésima de segundo después del inicio. Lo primero en aparecer fue el núcleo
del deuterio, casi catorce segundos después, cuando la temperatura de 3.000
millones de grados permitía a los neutrones y protones permanecer juntos.
Para
cuando estos núcleos podían ser estables, el universo necesitó de algo más de
tres minutos, cuando esa bola incandescente se había enfriado a unos 1.000
millones de grados. Esta teoría sobre el origen del Universo se basa en observaciones
rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de la
explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del
Universo, llamado "singularidad".
NOTA:
El Universo NO se expande en un espacio preexistente. Es el espacio mismo el
que está en expansión.
TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA
El
origen de la vida en la Tierra se produjo a través de un largo proceso, hace
más de 2700 millones de años. La teoría más extendida sugiere que se formó en
el medio marino, a partir de una «sopa prebiótica» de compuestos orgánicos que
pudieron formarse en dichas condiciones, evolucionando y consiguiendo con el
paso del tiempo un mayor grado de auto organización. También existen teorías
creacionistas, que parten de la hipótesis de la existencia de alguna potencia
inteligente capaz de generar la vida, y otras teorías que involucran algún tipo
de origen extraterrestre.
TEORÍA DEL CREACIONISMOS
El
creacionismo es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra
y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser
inteligente. Es decir fueron creados por Dios en un acto de
creación único. La teoría creacionista o fijista intenta explicar el origen de
todo en la voluntad de Dios. Es contraria a la teoría evolutiva, ya que
considera que animales, humanos y plantas siempre fueron de la misma forma,
negando posibles cambios evolutivos. La teoría fijista es totalmente contraria
a la teoría evolutiva, como su propio nombre indica. En la teoría fijista
–también llamada creacionista–, Dios creó todo.
Esta teoría, por ende, no cree que el ser
humano y otras especies hayan evolucionado, sino más bien considera que los
humanos siempre fueron de una forma –como los creó Dios– y aunque se hayan
adaptado al ambiente de diferentes formas, nunca se han transformado
completamente. Esto quiere decir que desechan por completo la idea de que
primero existieron organismos unicelulares y luego fueron volviéndose cada vez
más complejos. Por otra parte, el código genético no es más que una forma que
Dios tiene de demostrar su existencia, pero no es algo realmente significativo.
TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTANEA
También
conocida como autogénesis sostenía que podía surgir vida compleja, animal y
vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. La generación
espontánea antiguamente era una creencia profundamente arraigada descrita ya
por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del
fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así,
la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos
restos de materia orgánica.
En
1952, Miller refuto esta teoría e hizo circular agua, amoníaco, metano e
hidrógeno a través de una descarga eléctrica y obtuvo Glicina y Alamina, dos
aminoácidos simples. Años después, Albert, hizo la misma experiencia, pero
empleando moléculas que contenían átomos de carbono, oxígeno y nitrógeno, y, en
su experimento, Weyschaff, aplicó rayos ultravioletas. Ambos obtuvieron los
aminoácidos que forman las estructuras de las proteínas. (Abelsohn,
2018)
El
francés Pasteur fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. Ideó
un recipiente con cuello de cisne, es decir, doblado en forma de S. Puso en el
receptáculo pan y agua; hizo hervir el agua, y esperó. El líquido permaneció
estéril. Los seres vivos se crearon de la materia inerte. Francisco Redi: las
larvas de la carne provienen de los huevos de las mosca. Lázaro Spallanzani:
los microorganismos se transportaban a través del air. Louis Pasteur: en el
aire hay artos microorganismos que hacen la descomposición.
TEORÍA COACERVADOS
El
coacervado es un glóbulo formad o de una membrana que tiene en su interior
sustancias químicas; a medida que aumenta su complejidad, el coacervado se
separa del agua formando una unidad independiente, que sin embargo interactúa
con su entorno. Oparín fue el propulsor de esta teoría, en un principio las
sustancias proteicas se hallaban disueltas en una solución más tarde comenzaron
a agruparse entre sí formando moléculas, que se separaron de la solución a
manera de pequeñas gotas que flotaban en el agua (los coacervados).
Los
coacervados absorbían de la solución acuosa circundante diferentes sustancias
orgánicas, aumentando su tamaño y peso, su estructura interna se desarrolló más
rápido en unas, se fue modificando y perfeccionando en el transcurso de los
años, (las de estructura más sencilla morían) organizándose así los seres vivos
más sencillos. Se supone que tuvo que haber intervenido un proceso de selección
natural en donde uno de ellos debió poseer. El coacervado es un glóbulo formado
de una membrana que tiene en su interior sustancias químicas; a medida que
aumenta su complejidad, el coacervado se separa del agua formando una unidad
independiente, que sin embargo interactúa con su entorno.
Oparín
fue el propulsor de esta teoría, en un principio las sustancias proteicas se
hallaban disueltas en una solución más tarde comenzaron a agruparse entre sí
formando moléculas, que se separaron de la solución a manera de pequeñas gotas
que flotaban en el agua (los coacervados). Los coacervados absorbían de la
solución acuosa circundante diferentes sustancias orgánicas, aumentando su tamaño
y peso, su estructura interna se desarrolló más rápido en unas, se fue
modificando y perfeccionando en el transcurso de los años, (las de estructura
más sencilla morían) organizándose así los seres vivos más sencillos. Se supone
que tuvo que haber intervenido un proceso de selección natural en donde
uno de
ellos debió poseer.
TEORÍA PANSPERMIA
La
vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros, y
de unos sistemas solares a otros. El filósofo griego Anaxágoras (siglo VI a.C.)
fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida, pero fue a partir
del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis
realizados a los meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica,
como hidrocarburos, ácidos grasos, aminoácidos y ácidos nucleicos.
La
panspermia puede ser de 2 tipos:
1.
Panspermia interestelar: Es el
intercambio de formas de vida que se produce entre sistemas planetarios.
2.
Panspermia interplanetaria: Es el
intercambio de formas de vida que se produce entre planetas pertenecientes al
mismo sistema planetario.
En
conclusión la vida se originó fuera de nuestro planeta. Entre las numerosas
teorías que se han planteado sobre el origen de la vida en la Tierra, quizás
una de las más polémicas es la llamada Teoría de la Panspermia, que plantea el
origen cósmico de la vida en algún punto del Universo, y su llegada a nuestro
planeta transportada por meteoritos y cometas, donde proliferó gracias a
condiciones adecuadas para ello. Siendo una teoría tan controvertida, es lógico
que podamos encontrarnos muchísimos científicos que la rechazan categóricamente
mientras otros la defienden con un fervor y una pasión en ocasiones contagiosa.
Te proponemos conocer un poco más sobre la muy polémica teoría de la Panspermia.
TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN
Las evidencias del proceso
evolutivo son el conjunto de pruebas que los científicos han reunido para
demostrar que la evolución es un proceso característico de la materia viva y
que todos los organismos que viven en la Tierra descienden de un ancestro
común. Las especies actuales son un estado en el proceso evolutivo, y su
riqueza relativa es el producto de una larga serie de eventos de especiación y
de extinción.
La
existencia de un ancestro común puede deducirse a partir de características
simples de los organismos. Primero, existe evidencia proveniente de la
biogeografía. El estudio de las áreas de distribución de las especies muestra
que cuanto más alejadas o aisladas están dos áreas geográficas más diferentes
son las especies que las ocupan, aunque ambas áreas tengan condiciones
ecológicas similares (como el ártico y la Antártida, o la región mediterránea y
California). Segundo, la diversidad de la vida sobre la Tierra no se resuelve
en un conjunto de organismos completamente únicos, sino que los mismos
comparten una gran cantidad de similitudes morfológicas.
El
hombre es un ser curioso que a lo largo de la historia se ha cuestionado todo
lo que le rodea y ha ingeniando las ideas más diversas para explicarlo. No es
de extrañar que nuestros ancestros también se preguntaran por los animales y
plantas que veían alrededor: ¿siempre fueron así o si han ido cambiando a lo
largo del paso del tiempo? Y si hubiera diferencias, ¿cuáles son los mecanismos
que se han utilizado para llevar a cabo estas modificaciones? Estas son las
principales incógnitas que se han tratado de resolver a través de lo que hoy en
día conocemos como teoría de la evolución biológica, que está en la base de la
biología y comunica con buena parte del reino de la psicología, al hablarnos
sobre el origen de ciertas tendencias innatas que podrían estar influyendo en
nuestro comportamiento y nuestra manera de pensar. Veamos en qué consiste.
TEORÍA DE LA SELECCIÓN NATURAL
Constituye
la gran aportación de Charles Darwin (e, independientemente, por Alfred Russel
Wallace), fue posteriormente reformulada en la actual teoría de la evolución,
la Síntesis moderna. En Biología evolutiva se la suele considerar la principal
causa del origen de las especies y de su adaptación al medio. La
selección natural es un fenómeno esencial de la evolución con carácter de ley
general y que se define como la reproducción diferencial de los genotipos en el
seno de una población biológica.
La
formulación clásica de la selección natural establece que las condiciones de un
medio ambiente favorecen o dificultan, es decir, seleccionan la reproducción de
los organismos vivos según sean sus peculiaridades. La selección natural fue
propuesta por Darwin como medio para explicar la evolución biológica. Esta
explicación parte de dos premisas; la primera de ellas afirma que entre los
descendientes de un organismo hay una variación ciega (no aleatoria), no
determinista, que es en parte heredable.
La segunda premisa sostiene que esta
variabilidad puede dar lugar a diferencias de supervivencia y de éxito
reproductor, haciendo que algunas características de nueva aparición se puedan
extender en la población. La acumulación de estos cambios a lo largo de las
generaciones produciría todos los fenómenos evolutivos. En su formulación
inicial, la teoría de la evolución por selección natural constituye el gran
aporte1 de Charles Darwin (e, independientemente, por Alfred Russel Wallace).
Posteriormente fue reformulada en la actual teoría de la evolución, la síntesis
moderna. En biología evolutiva se la suele considerar la principal causa del
origen de las especies y de su adaptación al medio. (Sarabia,
2016)
La
selección natural puede ser expresada como la siguiente ley general, tomada de
la conclusión de el origen de las especies.
LA BIOFISICA Y LA MEDICINA MODERNA
La
Biofísica ha hecho grandes aportes a la Medicina. El conocimiento Biofísico ha
sido el pilar fundamental para el entendimiento de los fenómenos fisiológicos
que son base del funcionamiento del organismo humano en estado normal y
patológico. Dentro de ellos podemos mencionar: la recepción de señales
exteriores por parte del organismo, la transmisión del impulso nervioso, los
procesos biomecánicos del equilibrio
y desplazamiento del organismo humano, la óptica geométrica del ojo, la
transmisión del sonido hasta el oído interno y el cerebro, la mecánica de la
circulación sanguínea, de la respiración pulmonar, el proceso de alimentación y
sostenimiento energético del organismo, el mecanismo de acción de las moléculas
biológicamente funcionales sobre las estructuras celulares (las membranas, los
organoides bioenergéticos, los sistemas mecano-químicos), los modelos
físico-matemáticos de los procesos biológicos, etc.
De
otro lado, el establecimiento de las bases biofísicas de los fenómenos arriba
mencionados ha sido básico para el desarrollo de dispositivos técnicos,
aparatos y medidores para obtener bioinformación, equipos de autometría y
telemetría; que permiten un diagnóstico médico más efectivo y confiable. En la
actualidad el desarrollo de la Medicina depende en gran medida de su capacidad
tecnológica, la cual está determinada por el desarrollo del conocimiento
biofísico soporte de la Bioingeniería. En la actualidad el desarrollo de la
Medicina depende en gran medida de su capacidad tecnológica, la cual está
determinada por el desarrollo del conocimiento biofísico soporte de la
Bioingeniería.
MÉTODO CIENTÍFICO
La
ciencia es el conjunto coordinado de explicaciones sobre el porqué de los
fenómenos que observamos o sea, de las causas de esos fenómenos.
Para
construir la ciencia se investigan las causas y determina su ordenamiento. Este
es el proceso de investigación que se define cómo:
Ø Racional
o reflexivo
Ø En
constante evolución
Ø Busca
resultados concretos
Ø Sigue
métodos controlados
Por
ciencia se puede entender cómo un proceso como un resultado en cuanto proceso,
la ciencia es la aplicación del llamado método científico a la investigación de
algún sector de la realidad. En cuanto resultados, la ciencia es un conjunto de
conocimientos; racionales, sistemáticos, controlados y falibles. El método
científico como "camino a seguir mediante una serie de operaciones, reglas
y procedimientos fijos de antemano de manera voluntaria y reflexiva, para
alcanzar un determinado fin que puede ser material o conceptual" reúne las
siguientes características:
a. Es Fáctico en el sentido de que los
hechos son su fuente de información y respuesta.
b. Trasciende los hechos
c. Se atiene a reglas metodológicas
d. Se vale de la verificación empírica
e. Es auto correctivo y progresivo
f. Sus formularios son de tipo general
g. Es objetivo
Gracias
a la ciencia el hombre ha alcanzado una detallada reconstrucción del mundo a su
manera más amplia perfecta e íntimamente. Por medio a ella el hombre somete a
la naturaleza a sus necesidades transformándola así a un ambiente creado por el
a la vez artificial en la cual actividades como investigación y la creación.
Definiciones:
El
término ciencia deriva del latín SCIRE que significa saber, conocer, pero el
verbo latino SCIRE más que al saber alude a una forma de saber y a la
acumulación de conocimiento. Algunas definiciones de ciencia son las
siguientes:
1. Es el conjunto de ideas o cuerpo de
ideas que el hombre crea en un mundo artificial, la cual surge por tratar de
entender la naturaleza del mundo.
2. Es el conjunto coordinado de
explicaciones sobre el porqué de los fenómenos que observamos, o sea, de las
causas de esos fenómenos. ´
3. Es un conjunto de conocimientos
racionales, ciertos o probables, que obtenidos de manera metódica y verificados
en su contrastación con la realidad se sistematizan orgánicamente haciendo
referencia de objetos de una misma naturaleza, cuyos contenidos son
susceptibles de ser transmitidos. El método científico es el modo ordenado de
proceder para el conocimiento de la verdad, en el ámbito de determinada
disciplina científica. A su vez, es un conjunto sistemático de criterios de acción
y de normas que orientan el proceso de investigación. El conocimiento
científico y las ciencias surgen como resultado de la aplicación del método
científico = conocimiento científico investigativa.
La
Investigación científica + método científico = conocimiento científico =
ciencia
Las
grandes categorías del método científico son:
-
Teoría – Tema – Objetivos e hipótesis
Razonamiento
-
Realidad - Contrastación de hipótesis
La
aplicación del método científico no es rígido, ni lineal, pues la investigación
es unir en espiral tortuosa e inserta dentro de una realidad dinámica y
cambiante.
Objeto
De Estudio
El
método científico sirve para adquirir o comprobar los conocimientos de la
ciencia. El método científico tiene por objeto averiguar la verdad de
proposiciones. El método deductivo es el que mejor se adapta a las ciencias
formales, pero cumple un importante papel en las empíricas. El método
inductivo, a su vez, está especialmente destinado a las ciencias fácticas y
tiene también cierta injerencia (aunque menor) en las formales. El método de
investigación para el conocimiento de la realidad observable, que consiste en
formularse interrogantes sobre esa realidad, con base en la teoría ya
existente, tratando de hallar soluciones a los problemas planteados. El método
científico (MTC) se basa en la recopilación de datos, su ordenamiento y su
posterior análisis.
Tiene
como fin determinar las reglas dela investigación y de la prueba de las
verdades científicas. Engloba el estudio de los medios por los cuales se extiende
el espíritu humano y ordena sus conocimientos. Toda ciencia tiene su método
específico pero podemos encontrar ciertas características generales. El
conocimiento científico parte de principios, sobre los cuales se basan dos
actividades fundamentales de la ciencia:
1. Los principios se toman de la
experiencia, pero pueden ser hipótesis o postulados
2. A partir de los principios la ciencia
usa la demostración, para obtener conclusiones que forman el saber científico.
Los conocimientos que la humanidad posee actualmente sobre las diversas
ciencias de la naturaleza se deben, sobre todo, al trabajo de investigación de
los científicos. El procedimiento que éstos emplean en su trabajo es lo que se
llamará MÉTODO CIENTÍFICO.
El
método científico consta de las siguientes fases:
Observación
Formulación
de hipótesis
Experimentación
Emisión
de conclusiones
§ OBSERVACIÓN
Los
científicos se caracterizan por una gran curiosidad y el deseo de conocer la
naturaleza. Cuando un científico encuentra un hecho o fenómeno interesante lo
primero que hace es observarlo con atención. La Observación consiste en
examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y
que pueden ser percibidos por los sentidos.
Ejemplo:
Queremos estudiar si la velocidad de caída libre de los cuerpos depende de su
masa. Para ello, dejamos caer, desde una misma altura una tiza y una hoja de
papel. Observamos que la tiza llega mucho antes que el papel al suelo. Si
medimos la masa de la tiza, vemos que ésta es mayor que la masa del papel.
§ FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
Después
de las observaciones, el científico se plantea el cómo y el porqué de lo que ha
ocurrido y formula una hipótesis. Formular una hipótesis consiste en elaborar
una explicación provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.
Ejemplo:
Podemos formular, como hipótesis, el siguiente razonamiento: “Cae con mayor
velocidad el cuerpo que posee mayor masa”.
§ EXPERIMENTACIÓN
Una
vez formulada la hipótesis, el científico debe comprobar si es cierta. Para
ello realizará múltiples experimentos modificando las variables que intervienen
en el proceso y comprobará si se cumple su hipótesis. Experimentar consiste en
reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que se quiere estudiar,
modificando las circunstancias que se consideren convenientes. Durante la
experimentación, los científicos acostumbran a realizar múltiples medidas de
diferentes magnitudes físicas. De esta manera pueden estudiar qué relación
existe entre una magnitud y la otra.
Ejemplo:
Si lanzamos la tiza junto a una hoja de papel arrugada, vemos que llegan al
suelo prácticamente al mismo tiempo. Si seguimos esta línea de investigación y
lanzamos una hoja de papel arrugada y otra hoja sin arrugar desde la misma
altura, vemos que la hoja arrugada llega mucho antes al suelo.
§ EMISIÓN DE CONCLUSIONES
El
análisis de los datos experimentales permite al científico comprobar si su
hipótesis era correcta y dar una explicación científica al hecho o fenómeno
observado. La emisión de conclusiones consiste en la interpretación de los
hechos observados de acuerdo con los datos experimentales. A veces se repiten
ciertas pautas en todos los hechos y fenómenos observados. En este caso puede
enunciarse una ley. Una ley científica es la formulación de las regularidades
observadas en un hecho o fenómeno natural. Por lo general, se expresa
matemáticamente. Las leyes científicas se integran en teorías. Una teoría
científica es una explicación global de una serie de observaciones y leyes
interrelacionadas.
Ejemplo:
A la vista de los resultados experimentales, se puede concluir que no es la
masa la que determina que un objeto caiga antes que otro en la Tierra; más
bien, será la forma del objeto la determinante. Como comprobación de nuestro
resultado deducimos que nuestra hipótesis inicial era incorrecta. Tenemos, por
ejemplo, el caso de un paracaidista: su masa es la misma con el paracaídas
abierto y sin abrir; sin embargo, cae mucho más rápido si el paracaídas se
encuentra cerrado.
Los
biofísicos estamos orgullosos del carácter radicalmente interdisciplinar de
nuestras investigaciones. En la Sección beyond Biophysics mostraremos cómo la
Biofísica se relaciona con otras áreas del conocimiento. Con este artículo
inaugural exploramos cuáles son los vínculos entre la Biofísica y la Medicina.
Para ello, he contado con la fortuna de conversar con Pedro García Barreno,
médico cirujano, catedrático emérito de la Facultad de Medicina de la
Universidad Complutense, y miembro de las Reales Academias Española y de
Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, entre otros méritos y distinciones.
Nuestra conversación me lleva a concluir que la interdisciplinariedad no puede
ser una meta; menos aún ante los desafíos sociales y científicos actuales.
“Somos estudiosos de problemas, no de disciplinas”, dice el académico
parafraseando a Karl Popper. Este lema está presente a lo largo de toda nuestra
charla. (Cebollada, 2017) .
La
relación entre la Biofísica y la Medicina en España. En nuestra conversación,
sale a menudo a colación que en España la comunicación entre disciplinas es
difícil. Considera que en nuestro país faltan centros con masa crítica que
faciliten la discusión entre personas con distinta experiencia. Y pone como
ejemplo a imitar el Santa Fe Institute de Nuevo México, donde durante 30 años
se ha posibilitado que pensadores con distinta formación interaccionen para
intentar solucionar cuestiones complejas, como el comportamiento humano o la
dinámica de la materia viva, y todo ello dejando a un lado las disciplinas
tradicionales. Considera que el problema al que nos enfrentamos en España no
viene tanto de la falta de recursos como de la voluntad de acercarnos a otros
nichos del saber. Por ejemplo, en Estados Unidos es fácil encontrar estudiantes
de medicina con interés por técnicas biofísicas; en España eso es mucho más
raro. A los pocos que hay, el catedrático emérito les recomienda saltarse
algunas de sus clases de la Facultad de Medicina, y acudir en su lugar a otras
facultades: Matemáticas, Física, etc. Aboga por la especialización, pero
siempre manteniendo la mente abierta para poner la experiencia adquirida en un
contexto más amplio.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
La
materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para
formar el átomo. Hay una 90 ocurrencias
naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos. Estos
elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en
secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico.
Actualmente
sabemos que la materia se encuentra compuesta de átomos. En el núcleo se
encuentran los protones y neutrones. Los protones poseen carga eléctrica
positiva, mientras que los neutrones no tienen carga. En la corteza se
encuentran los electrones, orbitando en torno al núcleo y poseen carga
eléctrica igual a la de los protones pero de signo negativo. Los átomos de los
distintos elementos se diferencian en el nº de estas partículas que contienen,
y por ello se utiliza para describir su estructura el concepto de: Hay además
23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que
al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no
pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por
reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el
incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.
Estructura del átomo
Un
átomo puede ser representado simbólicamente en un modelo que recrea nuestro
sistema solar, el cual tiene en el centro el sol y los planetas girando en
órbitas alrededor de él. Este modelo atómico, representado en la figura 1 fue
propuesto por el físico Danés, Niels Bohr en 1913. Los mecanismos cuánticos
actuales han demostrado que este modelo no es exactamente correcto, pero sigue
siendo útil para la visualización de átomo. El centro del átomo se llama núcleo
y está principalmente formado por las partículas llamadas Protones y Neutrones,
los que constituyen la mayoría de la masa del átomo. Orbitando alrededor del
los núcleos están pequeñas partículas llamadas electrones. Estos electrones
tienen una masa muchas veces mas pequeña que el Protón y el Neutrón. Hay otras
partículas sub-atómicas estudiadas por los físicos atómicos, pero estas tres
son suficientes para nuestro propósito.
1.
La materia está formada por partículas
indivisibles que no pueden crearse ni destruirse, a las que llamó átomos.
2.
Los átomos de un elemento son idénticos
entre sí con el mismo peso y propiedades.
3.
Los átomos de distintos elementos pueden
combinarse entre sí formando compuestos o moléculas. Los átomos pueden
combinarse en distintas proporciones formando compuestos distintos.
4.
Una reacción química constituye solo un
reordenamiento de átomos, nunca la creación o destrucción de los mismos.
EL
ELECTRÓN
En
física, el electrón que es comúnmente
representado por el símbolo e−, es una partícula subatómica con una carga
eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura
conocidos; en otras palabras, generalmente se define como una partícula
elemental. En la teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado
por una subestructura (cuerdas). Tiene una masa que es aproximadamente 1836
veces
menor
que la del protón. El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un
valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión.
Su
antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que
tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón
colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente
aniquiladas y producir fotones de rayos gamma. Los electrones, que pertenecen a
la primera generación de la familia de partículas de los leptones, participan
en las interacciones fundamentales, tales como la gravedad, el
electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Como toda la materia, poseen
propiedades mecánico-cuánticas tanto de partículas como de ondas, de tal manera
que pueden colisionar con otras partículas y pueden ser difractadas como la
luz. Esta dualidad se demuestra de una mejor manera en experimentos con
electrones a causa de su ínfima masa. Como los electrones son fermiones, dos de
ellos no pueden ocupar el mismo estado cuántico, según el principio de exclusión
de Pauli.
El
concepto de una cantidad indivisible de carga eléctrica fue teorizado para
explicar las propiedades químicas de los átomos. El primero en trabajarlo fue
el filósofo naturalista británico Richard Laming en 1838.4 El nombre electrón
para esta carga fue introducido en 1894 por el físico irlandés George Johnstone
Stoney. Sin embargo, el electrón no fue identificado como una partícula hasta
1897 por Joseph John Thomson y su equipo de físicos británicos. (Velastegui,
2007)
LOS PROTONES
Un
protón es una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que se
encuentra dentro del núcleo atómico de los átomos. El número de protones en el
núcleo atómico es el que determina el número atómico de un elemento, como se
indica en la tabla periódica de los elementos.
El protón tiene carga +1 (o, alternativamente, 1,602 x
10-19 culombios), exactamente lo contrario de la carga -1 que contiene el
electrón. En masa, sin embargo, no hay competencia - la masa del protón es
aproximadamente 1,836 veces mayor que la de un electrón. El protón se clasifica
como barión, y está compuesto por tres quarks (uud).
EL NEUTRÓN
El
neutrón es un componente del núcleo de los átomos y está formado por dos quarks
down y un quark up. El quark up tiene carga eléctrica +2/3. Los quarks down
tienen cada uno carga eléctrica -1/3. Por lo cual, los neutrones tienen carga
eléctrica resultante 0. (0 Coulomb). Cada neutrón consta de un racimo de estos
tres quarks enlazados por gluones (partículas en las que reside la interacción
nuclear fuerte). Su masa es algo mayor que la del protón: 1,675x10-27 Kg.
Actualmente se prefiere utilizar como unidad de masa el gigalectrónvoltio y se
dice que la masa del protón es 0,0009383 GeV. La masa del neutrón es 0,0009396
GeV.
Fuera
del núcleo atómico, el neutrón es inestable y tiene una vida media de unos 15
minutos. Al desintegrarse, emite un electrón y un antineutrino, después de lo cual queda convertido en un
protón. Los neutrones forman, junto con los protones, los núcleos atómicos. El
neutrón interactúa con los protones a través de la fuerza nuclear fuerte, pero
sin repulsión electromagnética, puesto que su carga eléctrica es cero. El
neutrón está presente en casi todos los núcleos atómicos. La única excepción es
el hidrógeno que no tiene ningún neutrón en su núcleo. (Patricia,
2017).
POSITRÓN
.
Electrón con carga positiva. La interacción con el electrón puede resultar en
la aniquilación de ambos, con lo que se produce un par de fotones cuya energía
equivale a la masa del par electrón-positrón. Esta propiedad define al positrón
como la antipartícula asociada al electrón.
Masa del Positrón: Es
la antipartícula correspondiente al electrón, por lo que posee su misma masa y
carga eléctrica (aunque de diferente signo, ya que es positiva). No forma parte
de la materia ordinaria, sino de la antimateria, aunque se producen en
numerosos procesos radio químicos como parte de transformaciones nucleares.
Características de los Positrones: El
antielectron es tan estable como el electrón, de hecho es idéntico al electrón
en todos sus aspectos, excepto en su carga eléctrica. Su existencia puede ser
indefinida. Aunque el promedio de vida es de una millonésima de segundo, hasta
que se encuentra con un electrón, durante un momento relampagueante quedaran
asociados el electrón y el positrón; ambas partículas giraran en torno a un
centro de fuerza común. Pero la
existencia de este sistema, como máximo, durará una diezmillonésima de segundo
ya que se combinan el positrón y el electrón. Cuando se combinan las dos
partículas opuestas, se produce una neutralización mutua y literalmente
desaparecen, no dejan ni rastro de materia (aniquilamiento mutuo). Pero como se
sabe la materia al igual que la energía no puede desaparecer, como resultado de
esto queda la energía en forma de radiación gamma. De tal forma como había
sugerido el genio Albert Einstein: la materia puede convertirse en energía, y
viceversa.
Niveles de organización morfológica
Por su organización morfológica y
según el grado de complicación del cuerpo vegetativo, existen tres niveles de
organización (artificiales):
Protofitos:
Unicelulares o agregados poco coherentes de
unicelulares.
Los Procariotas, algunos representantes de las algas y de hongos constan de
una única célula, que puede alcanzar alto grado de complejidad.
Luego de la división, las células hijas pueden permanecer unidas e agregados
celulares denominados cenobios.
|
|
Talófitos:
pluricelulares, agregados celulares con
división de trabajo entre células. Poseen un TALO, cuerpo vegetativo
multicelular con especialización de células o grupos de células (tejidos)
pero NO diferenciado en un eje vascularizado hojas y raíces y NO dispone de
mecanismos de regulación de su contenido hídrico (poikilohídricos).
Se consideran talófitos las algas verdes, hongos inferiores, líquenes y las
Briófitas.
|
|
Cormófitos:
cuerpo
vegetativo organizado en raíz, tallo y hojas, con tejidos altamente
diferenciados y con capacidad de regular su contenido de agua (homeodídros).
Son los helechos y plantas con semilla (Gimnospermas y Angiospermas)
|
El Cuerpo humano constituye un todo único
que se compone de diferentes sistemas que mantienen el metabolismo celular y
hacen posible la vida.Todos los sistemas que conoces, como el locomotor,
digestivo, respiratorio, urogenital, endocrino y nervioso, están constituidos
por órganos.Los órganos son agrupaciones de tejidos con una estructura
particular, adaptada a la función que desempeñan. Los órganos responden a
patrones estructurales que estudiaremos en su momento.
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Estos compuestos se caracterizan porque en su fórmula
química siempre se encuentra presente el elemento carbono, combinado con otros
elementos que pueden ser hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y/o azufre. Son
estudiados detalladamente por la Química Orgánica (también llamada Química del
Carbono). El nombre de “orgánicos” proviene de la antigua creencia de que estas
sustancias solo podían obtenerse de los seres vivos.
Los químicos orgánicos estudian la estructura de las
moléculas orgánicas, sus propiedades químicas y métodos de síntesis. Los
hidratos de carbono, los alcoholes, las proteínas, las grasas, las vitaminas,
la mayoría de los medicamentos, etc. son compuestos orgánicos. Las siguientes
sustancias: metano (CH4), propano (C3H8),
butano (C4H10), etanol (CH3-CH2OH),
acetileno (C2H4), benceno (C6H6),
anilina (C6H5NH2), ácido acético (CH3-COOH),
etc., son ejemplos de compuestos orgánicos.
Por conveniencia, algunos compuestos que contienen
carbono, tales como monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2),
disulfuro de carbono (CS2), cianuros (CN)-, carbonatos
(CO3)-2 etc., son incluidos dentro de los compuestos
inorgánicos.
Dentro
de este grupo se incluyen todos los compuestos que no poseen el elemento
carbono en su fórmula química, con las excepciones arriba mencionadas.
TABLA
PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
También
denominado Sistema Periódico, es
un esquema de todos los elementos químicos dispuestos
por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la
estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en 7
hilerashorizontales, llamadas periódos, y en 18 columnas verticales,
llamadas grupos. (BIBLIOTECA DE INVESTIGACION, 2013)
Los grupos o columnas
verticales de la tabla periódica fueron clasificados tradicionalmente de
izquierda a derecha utilizando números romanos seguidos de las letras “A” o
“B”, en donde la “B” se refiere a los elementos de transición. En la actualidad
ha ganado popularidad otro sistema de clasificación, que ha sido adoptado por
la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, siglas en inglés).
Este nuevo sistema enumera los grupos consecutivamente del 1 al 18 a través de
la tabla periódica.
LEY PERIÓDICA
Esta ley es la base de
la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los
elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número
atómico. Todos los elementos de un grupo presentan una gran
semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos.
Clasificación Periódica
El
procedimiento para clasificar los elementos colocándolos por orden de su número
atómico y el comportamiento químico de los elementos llevó a dividirla en:
- 7 renglones horizontales
llamados “períodos”, que corresponden a cada una de las 7 capas o niveles
de energía: K, L, M, N, O, P, Q.
- El número de columnas verticales se
denomina “grupos”: I, II, III, IV, IV, VI, VII y VIII, y para que los
elementos de propiedades semejantes se encuentren unos debajo de otros ,
cada uno de las grupos ha sido dividido en 2 subgrupos, a los que se
les designa con la letra A y B. Por último está el “grupo
O” o gases nobles, que tienen como común denominador, la
última capa orbital llena.
La
importancia de la tabla periódica radica en determinar:
- Número atómico
- Masa atómica
- Símbolo
- Actividad Química
- Características del elemento por su
grupo y período
- Tipo o forma del elemento (gas,
líquido, sólido, metal o no metal)
- Períodos
- 1er período: se capa
característica es la K y tiene únicamente 2 elementos (H y He).
- 2do período: comprende en la
estructura de sus átomos hasta la capa L, se le llama período corto
por tener únicamente 8 elementos.
- 3er período: su última capa es
la M; también es un período corto de 8 elementos.
- 4to período: su capa
característica es la N, y contiene 18 elementos.
- 5to período: su capa
característica es la O, contiene 18 elementos.
- 6to período: su capa
característica es la P, contiene 32 elementos.
- 7mo período: su capa
característica es la Q, contiene 19 elementos. Es la última capa
orbital posible de un elemento.
Grupos o familias
- Grupo IA: son los metales
alcalinos: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. Su número de valencia
es +1.
- Grupo IIA: son
los metales alcalinos-térreos: berilio, magnesio, calcio, estroncio,
bario y radio. Su número de valencia es +2.
- Grupo IIIA: son
los metales térreos: boro y aluminio. Su número de valencia
es +3.
- Grupo IVA: familia
del carbono; los primeros son dos no metales (carbono y silicio), y
los tres últimos son metales (germanio, estaño, y plomo). Sus valencias
más comunes son +2 y +4.
- Grupo VA: familia
del nitrógeno: nitrógeno y fósforo (no metales), arsénico, antimonio
y bismuto (metales). Su número de valencia más común
es +1,+3,+5,-1 y -3.
- Grupo VIA: familia del
oxígeno: oxígeno, azufre, selenio y teluro (no metales).
Valencias -2, +2, +4 y +6.
- Grupo VIIA: familia de
los halógenos: flúor, cloro, bromo y yodo. Son no metales.
Valencias -1, +1, +3, +5 y +7.
- Grupo IB al VIIB: son
los elementos de transición: todos ellos metales, entre los
que destacan están: níquel, cobre, zinc, oro, plata, platino y mercurio.
Su número de valencia varía según el elemento.
- Grupo VIII: en cada período
abarca 3 elementos: fierro, cobalto y níquel; rutenio, rodio y paladio;
osmio, iridio y platino. Sus números de valencia varían según el elemento.
- Grupo VIIIA u O: son
los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. Su
número de valencia es 0.
METALES
De
los 118 elementos son 94 metales, se encuentran en la naturaleza combinados con
otros elementos, el oro, la plata, el cobre y platino se encuentran libres en
la naturaleza. Son elementos metálicos.
- GRUPO IA: excepto el hidrógeno.
- GRUPO IIA: todos.
- GRUPO IIIA: excepto el boro.
- GRUPO IVA: excepto el carbono y el
silicio.
- GRUPO VA: Sólo el antimonio y
bismuto.
- GRUPO VIA: Sólo el polonio.
Oro
nativo, perfecta ejemplificación de los elementos metálicos.
A
todos los elementos de los grupos B, se les conoce también como metales
de transición. Algunas de las propiedades físicas de estos elementos son:
- Son sólidos, menos el mercurio.
- Estructura cristalina.
- Brillo metálico y reflejan la luz.
- Dúctiles y maleables.
- Conductibilidad (calor y
electricidad).
- Punto de fusión y ebullición alto.
Entre
sus propiedades químicas se encuentran:
- Sus átomos tienen 1,2 o 3
electrones en su última capa electrónica.
- Sus átomos generalmente siempre
pierden dichos electrones formando iones positivos.
- Sus moléculas son monoatómicas.
- Se combinan con los no
metales formando sales.
- Se combinan con
el oxígeno formando óxidos, los cuales, al reaccionar con
el agua, forman hidróxidos.
- Se combinan con otros metales
formando “aleaciones”.
NO METALES
Molécula
de agua, formada por 2 elementos no metálicos.
Sólo
22 elementos dentro del sistema periódico son no metales. A saber:
- GRUPO IA: Hidrógeno.
- GRUPO IIA: ninguno.
- GRUPO IIIA: Boro.
- GRUPO IVA: El carbono y el silicio.
- GRUPO VA: Nitrógeno, fósforo
y arsénico.
- GRUPO VIA: Todos, excepto el
polonio.
- GRUPO VIIA: Todos.
- GRUPO VIIIA: Todos.
Entre
sus propiedades físicas podemos encontrar:
- Son sólidos y gaseosos a
temperatura ambiente, excepto el bromo que es líquido.
- No tienen brillo y no reflejan la
luz.
- Son malos conductores de calor y
electricidad.
- Son sólidos quebradizos, por lo que
no son dúctiles no maleables.
- Y entre sus propiedades químicas
tenemos que se dividen en 2 grupos: los gases nobles y los no metales.
GASES NOBLES:
Luces
de neón en ciudad de China. El neón, es un gas noble.
- Sumamente estables.
- Difícilmente forman compuestos con
otros elementos.
- Son malos conductores de calor y
electricidad.
- Son moléculas monoatómicas.
- Su última capa de electrones está
completa.
NO METALES
- Sus átomos tienen en la última
capa 4, 5, 6 o 7 electrones.
- Aceptan electrones en su última
capa, formando iones negativos.
- Son moléculas diatómicas.
- Forman sales en
combinación con los metales.
- Forman en combinación con
el oxígeno, los anhídridos y con
el hidrógeno los hidruros.
- Los anhídridos al
reaccionar con el agua forman ácidos.
- Algunos elementos presentan el
fenómeno de alotropía.
Propiedades Periódicas
- Radio atómico: es la distancia
que hay desde el centro del núcleo hasta el electrón más externo del
mismo. El aumento del radio atómico está relacionado con el aumento de protones
y los niveles de energía. Al estudiar la tabla periódica se observa que el
radio atómico de los elementos aumenta conforme va de arriba hacia abajo
con respecto al grupo que pertenece, mientras que disminuye conforme
avanza de izquierda a derecha del mismo modo.
La
imagen muestra cómo se comporta el crecimiento del radio atómico en la tabla
periódica.
- Energía de ionización: se denomina a la cantidad de energía necesaria para desprender un electrón a un átomo gaseoso en su estado basal. Lo anterior tiene una relación intrínseca, puesto que dentro de cada período, la primera energía de ionización de los elementos aumenta con el número atómico, mientras que dentro de un grupo disminuye conforme el núcleo atómico aumenta. Dicho de otra forma, la energía de ionización disminuye dentro de una familia o grupo conforme el tamaño atómico aumenta.
FENOMENOS BIOFISICOS
Fenómeno:
todo cambio o transformación que se realice en la naturaleza,
se clasifican en:
1.
Fenómenos Químicos.
2.
Fenómenos Físicos.
3.
Fenómenos biofísicos-moleculares
Los
fenómenos físicos son todos aquellos que no cambian en la estructurainterna de
la materia.
Los
fenómenos químicos son aquellos que cambian la estructura interna de lamateria.
Los
fenómenos biofísicos moleculares son procesos que se realizan en losseres
vivos, los cuales se basan en leyes físicas y físico-químicas dando lugara la
formación de dichos fenómenos. Los fundamentos moleculares de laBiofísica se
rigen en las biomoléculas, o macromoléculas, y su funcionamientoen todo
aspecto.
Fenómenos
de superficie:Varios de los procesos biológicos tienen que ver con los
diferentes fenómenosque suceden en una superficie de contacto, que se
encuentran especialmenteseparadas en pequeñas partículas.Estas superficies se
les conoce con el nombre de interfaces y los fenómenosque en estas ocurren se
les conoce como fenómenos de superficie.
Las
fuerzas de cohesión y de repulsión intermolecular influyen en laspropiedades
que se encuentran en la materia, tales como: el punto deebullición, de fusión,
el calor de vaporización y la tensión superficial.Dentro de una interface,
rodeando a una molécula se presentan atraccionesproporcionadas; en cambio en la
superficie, dicha molécula se encuentraúnicamente rodeada por moléculas que son
atraídas hacia el interior del líquidopor las moléculas que la rodean, al
realizar dicho proceso el líquido secomporta como si estuviera rodeado por una
membrana invisible
TENSIÓN
SUPERFICIAL
Las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí
que el líquido esté “cohesionado”. Cuando hay una superficie, las moléculas que
están justo debajo de la superficie sienten fuerzas hacia los lados,
horizontalmente, y hacia abajo, pero no hacia arriba, porque no hay moléculas
encima de la superficie. El resultado es que las moléculas que se encuentran en
la superficie son atraídas hacia el interior de éste. Para algunos efectos,
esta película de moléculas superficiales se comporta en forma similar a una
membrana elástica tirante (la goma de un globo, por ejemplo). De este modo, es
la tensión superficial la que cierra una gota y es capaz de sostenerla contra
la gravedad mientras cuelga desde un gotario. Ella explica también la formación
de burbujas. La tensión superficial se define en general como la fuerza que
hace la superficie (la “goma” que se menciona antes”) dividida por la longitud del
borde de esa superficie (OJO: no es fuerza dividida por el área de la
superficie, sino dividida por la longitud del perímetro de esa superficie).
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
La
presión hidrostática es la presión que un fluido ejerce sobre un cuerpo
sumergido en él.
Esta
presión hidrostática será igual al peso de la columna de fluido que “descansa”
sobre cada unidad de superficie del cuerpo sumergido
Principio
fundamental de la hidrostática a partir de este principio puede desprenderse
que todos los puntos situados a la misma profundidad estarán sometidos a la
misma presión, independientemente de la forma del recipiente en el que se halle
el líquido. Es lo que se conoce como paradoja hidrostatica. Por este motivo,
cuando dos recipientes conteniendo un determinado líquido están comunicados
entre sí (Vasos comunicantes), el nivel de líquido será el mismo en los dos. Si
en un primer momento no fuera así, se produciría un desplazamiento de fluido
siempre desde el que tuviese mayor nivel hacia el de menos, hasta que los dos
niveles se igualasen.
La
presión actúa siempre en dirección perpendicular a la superficie del cuerpo ü
Lógicamente, a mayor profundidad, mayor será la presión a la que estará
sometido el cuerpo. Del mismo modo, conforme aumente la densidad del fluido,
mayor será la presión soportada.
ADHESION
La adhesión es la propiedad de la materia
por la cual se unen y plasman dos superficies de sustancias iguales o
diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas
intermoleculares. La adhesión ha jugado un papel muy importante en muchos
aspectos de las técnicas de construcción tradicionales. La adhesión del
ladrillo con el mortero (cemento) es un ejemplo claro.
COHESIÓN
Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas
las partículas de una sustancia. La cohesión es diferente de la adhesión; la
cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un
mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies
de distintos cuerpos. En el agua la fuerza de cohesión es elevada por causa de
los puentes de hidrogeno que mantienen las moléculas de agua fuertemente
unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi
incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como
un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces
de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.
Cohesión en diferentes estados
Tanto los gases como los líquidos son fluidos, pero
los líquidos tienen una propiedad de la que carecen los gases: tienen una
superficie “libre”, o sea tienen una superficie cuya forma no está determinada
por la forma del recipiente que lo contiene. Esta superficie se forma por una
combinación de atracción gravitacional de la tierra (fuerza ocasionada por el
peso) y de fuerzas entre moléculas del líquido. Una consecuencia de eso es que
en la superficie de los líquidos actúa una fuerza que no está presente en el
interior de los líquidos (salvo que aya burbujas en el interior), por eso
llamada “tensión superficial”. Aunque relativamente pequeña, esta fuerza es
determinante para muchos procesos biológicos, para la formación de burbujas,
para la formación de olas pequeñas, etc. También en los gases, la fuerza de
cohesión puede observarse en su licuefacción, que tiene lugar al comprimir una
serie de moléculas y producirse fuerza de atracción suficiente mente altas para
proporcionar una estructura liquida. (guzman, 2012).
CAPILARIDAD
La capilaridad es
una propiedad de los líquidos que depende de su tensión
superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza
intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar
por un tubo capilar .Para entenderlo, veamos un experimento
clásico:En un recipiente se vierte agua (coloreada de un cierto tinte para ver
con mayor claridad el efecto que se produce).Se introduce en el recipiente un
tuvo de cristal alargado y estrecho. Inmediatamente parte de agua del
recipiente ascenderá por el tubo hasta alcanzar una altura determinada, esta
altura será tal que el peso del líquido que quede dentro del
tubo sea igual a la tensión superficial de dicho líquido. (profesor en
linea, 2015)
Si
cogemos un tubo con un mayor diámetro el agua que ascenderá por él llegará a
menor altura pero el peso del líquido que queda dentro del tubo también es
igual a la tensión superficial de dicho líquido.Si se tuviese un tubo
tan fino como el de un cabello, la cantidad de líquido ascendería mucho más en
altura pero el peso del líquido que queda dentro del tubo también es
igual a la tensión superficial de dicho líquido.A este fenómeno se le
conoce como Capilaridad líquida .Si tomamos un tubo de cristal grueso
comunicado con uno fino y echamos agua en él se verá cómo en el tubo grueso el
agua alcanza menos altura que en el fino, como se ilustrra en la figura a la
izquierda.
Si
hacemos la misma prueba con mercurio en vez de con agua (tal como se compara en
la misma figura) resultará que en el tubo grueso el mercurio alcanza más altura
que en el fino.Además, en el primer caso, se puede ver que el agua se une con
la pared del tubo (menisco) de forma cóncava , mientras que con el
mercurio lo hace de forma convexa .Cuando un líquido sube por un tubo
capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión
intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del
líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido
que moja ).En palabras más sencillas, cuando se introduce
un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar
como si trepase agarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior
al del recipiente.El líquido sube hasta que la tensión superficial es
equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso
del agua , y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso
dentro de las plantas , sin gastar energía para vencer la
gravedad.Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión a las paredes del capilar (como el caso del mercurio ), la tensión superficial hace que el líquido llegue a un nivel inferior, y su superficie es convexa.
DIFUCION
SIMPLE
Las formas más simples de transporte a través de una
membrana son pasivas. El transporte
pasivo no requiere ningún gasto energético por parte de la célula,
y consiste en la difusión de una sustancia a través de una membrana a favor de
su gradiente de concentración. Un gradiente
de concentración es solo una región del espacio a través de la cual
cambia la concentración de sustancias, las cuales se moverán de manera natural
por sus gradientes de un área de mayor concentración a otra de menor
concentración.En las células, algunas moléculas pueden moverse por sus
gradientes de concentración atravesando directamente la parte lipídica de la
membrana, mientras que otras deben pasar a través de proteínas de la membrana
en un proceso llamado difusión facilitada. Aquí, veremos con más detalle la
permeabilidad de la membrana y los diferentes modos de transporte pasivo.
Se
define como el proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas que
pasa a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de
energía. Este proceso, que en última instancia se encuentra determinado por una
diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana; no
requiere de un aporte de energía debido a que su principal fuerza impulsora es
el aumento de la entropía total del sistema.En el proceso de difusión, una
sustancia tiende a moverse de una zona de alta concentración a un área de baja
concentración hasta que esta sea igual a lo largo de un espacio. Por ejemplo,
piensa en una persona cuando abre una botella de limpiador con amoníaco en
medio de una habitación. Las moléculas de amoníaco inicialmente estarán más
concentradas donde la persona abrió la botella, con pocas moléculas, o ninguna,
en las orillas de la habitación. Poco a poco, las moléculas de amoníaco se
difundirán, o esparcirán, lejos del lugar donde fueron liberadas, y
eventualmente podrás oler el amoníaco en los extremos del cuarto. Finalmente,
si se tapa la botella y se cierra la habitación, las moléculas de amoníaco se
distribuirán uniformemente en todo el volumen de ese espacio.
DIALISIS
La
diálisis es una forma de filtración molecular. Es un proceso que separa
moléculas de acuerdo con su tamaño, mediante el empleo de membranas
semipermeables que contienen poros de dimensiones inferiores a las
macromoleculares. Estos poros permiten que moléculas pequeñas, tales como las
de los disolventes, sales y metabolitos pequeños, se difundan a través de la
membrana pero bloqueen el tránsito de moléculas mayores. La diálisis se emplea
rutinariamente para cambiar el disolvente en el que se encuentran disueltas las
macromoléculas. Una disolución macromolecular se introduce en el saco de
diálisis, que se sumerge en un volumen relativamente grande de disolvente
nuevo. Las moléculas pequeñas pasan a través de la membrana al fluido externo
hasta que se alcanza el equilibrio, las macromoléculas permanecerán en el
interior de saco de diálisis. El proceso puede repetirse varias veces a fin de
sustituir completamente un sistema disolvente por otro.
Existen factores que afectan la
velocidad de la diálisis:
Solvente:
·
Solución acuosa: en general, la velocidad de diálisis es mayor en agua
destilada, sin embargo en muchos casos para estabilizar moléculas objeto de
investigación es necesario utilizar soluciones de fuerza iónica y pH definidos
·
Solución de una macromolécula: durante la diálisis penetra agua en el saco por
ósmosis, por lo tanto el tubo debe llenarse completamente con el fin de evitar
la dilución del contenido.
Condiciones físicas:
·
Temperatura: entre más alta sea la temperatura, mayor será la velocidad de
diálisis. A temperaturas elevadas, la viscosidad del solvente es menor y la
velocidad de difusión aumenta.
FENÓMENOS FISICOS-QUIMICOS
La materia puede
someterse a dos tipos de procesos o fenómenos, los físicos y los químicos.
Cuando ocurre un fenómeno físico, las sustancias realizan un proceso o cambio
sin perder sus propiedades características, es decir, sin modificar su
naturaleza.Por ejemplo, si disolvemos sal común en agua, tiene lugar un proceso
físico, tras el cual la sal y el agua siguen teniendo las mismas propiedades
características, como se puede comprobar recuperando la sal por calentamiento
de la disolución.Es decir, en el proceso de disolución no se altera la
naturaleza de las sustancias que se disuelven. Lo mismo ocurre al disolver
azúcar en leche, alcohol en agua, al mezclar arena y aserrín.También es un
proceso físico la fusión del hielo, pues el líquido que se obtiene sigue siendo
agua, e incluso el paso de ésta a vapor.
Unidad
Es una cantidad que se adopta como
patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie. Ejemplo: Cuando
decimos que un objeto mide dos metros, estamos indicando que es dos veces mayor
que la unidad tomada como patrón, en este caso el metro,Para resolver el
problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos lugares
del mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se
estableció el Sistema Internacional de Unidades (SI). Para ello, se actuó de la
siguiente forma:En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la
unidad correspondiente a cada magnitud fundamental. (CAMPOZANO 2018)
Una magnitud
fundamental es aquella que se define por sí misma y es independiente de
las demás (masa, tiempo, longitud, etc.). En segundo lugar, se definieron las
magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada magnitud derivada.
Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones
matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie,
velocidad).En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales
del sistema internacional de medidas, la unidad de cada una de ellas y la
abreviatura que se emplea para representarla:
Magnitud fundamental
|
Unidad
|
Abreviatura
|
Longitud
|
Metro
|
M
|
Masa
|
kilogramo
|
Kg
|
Tiempo
|
Segundo
|
S
|
Temperatura
|
Kelvin
|
K
|
Intensidad de corriente
|
Amperio
|
A
|
Intensidad luminosa
|
Candela
|
Cd
|
Cantidad de sustancia
|
Mol
|
Mol
|
MEDIDAS
Una unidad de medida es
una cantidad estandarizada de una determinada magnitud
física definida y adoptada por convención o por ley. Cualquier valor
de una cantidad física puede expresarse como un múltiplo de la unidad de
medida.Una unidad de medida toma su valor a partir de un patron o de una
composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras unidades se
conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas
se llaman unidades derivadas(GARZOTA 2016)
Un conjunto de unidades de medida en
el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado
sitema de unidades
Hay diferentes tipos de unidades:
1. Unidades
de capacidad
2. Unidades
de densidad
3. Unidades
de energía
4. Unidades
de fuerza
5. Unidades
de longitud
6. Unidades
de masa
7. Unidades
de peso específico
8. Unidades
de potencia
9. Unidades
de superficie
10. Unidades de
temperatura
11. Unidades de tiempo
12. Unidades de
velocidad
13. Unidades de
viscosidad
14. Unidades de
volumen
15. Unidades
eléctricas
Fuerza y
“Fuerza es todo agente capaz
de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales.”
Definición de Wikipedia, que nos advierte: “No debe confundirse con los
conceptos de esfuerzo o de energia.” Como definición de energia nos dice:
“Energía...capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.”Vemos
en la definición que la fuerza esta relacionada con el movimiento y el cambio.
La fuerza es la causa del cambio, energía la capacidad de cambiar. Una es
potencial, la otra es energía en acción. La materia cambia por la acción de
fuerza, que es una manifestación de la energía. Materia y energía pueden
transformase mutuamente.(SANCHEZ
2016)
La energía es una capacidad de la
materia. Asi la materia lleva en sí misma la posibilidad de cambio. La materia
es la fuente del cambio, la creadora del .Una consecuencia visible de la
teoría de la relatividad es la comprobación de la desviación o curvatura de la
trayectoria de la luz al pasar junto a un objeto sideral. Esto parece confirmar
la curvatura del espacio espacio-tiempo.La curvatura del
espacio introduce un serio problema. ¿Si el espacio no existe, por si, libre de
objetos, como puede curvarse? El decir que el espacio se curva soluciona en la
práctica los cálculos matemáticos, pero crea automáticamente otros graves.
Veamos las posibilidades(LUQUE 2017)
Energia
En biofísica, «energía» se define como la capacidad
para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un
recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla
y darle un uso industrial o económico.En física clásica, la ley universal de
conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la
termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece
constante en el tiempo. Eso significa que para multitud de sistemas físicos
clásicos la suma de la energía mecánica, la energía calorífica, la energía
electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un número constante.
Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la
materia, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o
a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella,
la energía térmica según su capacidad calorífica, y la energía química según la
composición química.(CAMPOZANO 2018)
En teoría de la relatividad el principio de
conservación de la energía se cumple, aunque debe redefinirse la medida de la
energía para incorporar la energía asociada a la masa, ya que en mecánica
relativista, si se considerara la energía definida al modo de la mecánica
clásica entonces resultaría una cantidad que no conserva constante. Así pues,
la teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y
energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de
materia, poseen una energía adicional equivalente a \scriptstyle E = mc^2, y si
se considera el principio de conservación de la energía esta energía debe ser
tomada en cuenta para obtener una ley de conservación (naturalmente en
contrapartida la masa no se conserva en relatividad, sino que la única
posibilidad para una ley de conservación es contabilizar juntas la energía
asociada a la masa y el resto de formas de energía).(SANCHEZ 2017).
Materia y
energía
La materia y energía
interactúa entre sí de forma continua. De hecho, la materia estaría en un
estado estático de forma estable si no fuera por la energía. De esta
forma, materia y energía están interactuando entre sí constantemente,
donde la materia sería el sujeto pasivo que padece la acción de la energía,
mientras que la energía sería el sujeto activo que modificaría el estado de
reposo o movimiento de la materiaLas tres leyes de la termodinámica definen
las cantidades físicas ( temperatura , energía y entropía ) que
caracterizan los sistemas termodinámicos en equilibrio térmico . Las leyes describen cómo se
comportan estas cantidades en diversas circunstancias, y excluyen la
posibilidad de ciertos fenómenos (como el movimiento perpetuo ).
Las tres leyes de la
termodinámica son (SANCHEZ 2017)
- Primera ley de la termodinámica : cuando la energía pasa, como trabajo , como calor , o con
la materia, dentro o fuera de un sistema, la energía
interna del sistema cambia de acuerdo con la ley de conservación de la energía . De manera
equivalente, las máquinas de movimiento perpetuo del
primer tipo (máquinas que producen trabajo sin entrada de
energía) son imposibles.
- Segunda ley de la termodinámica : en un proceso termodinámico natural ,
la suma de las entropías de los sistemas termodinámicosminteractivos aumenta. De
manera equivalente, las máquinas de movimiento
perpetuo del segundo tipo (máquinas que convierten espontáneamente
la energía térmica en trabajo mecánico) son imposibles.
- Tercera ley de la
termodinámica :
la entropía de un sistema se aproxima a un valor
constante a medida que la temperatura se acerca al cero absoluto .Con la excepción de los sólidos
no cristalinos ( vidrios ), la
entropía de un sistema en el cero absoluto suele ser cercana a cero.
Además, se agrega
convencionalmente una "ley cero", que define el equilibrio térmico :
- Ley cero de la
termodinámica :
si dos sistemas están cada uno en equilibrio térmico con un tercer
sistema, están en equilibrio térmico entre sí. Esta ley ayuda a
definir el concepto de temperatura.
Ha habido sugerencias de
leyes adicionales, pero ninguna de ellas alcanza la generalidad de las cuatro
leyes aceptadas, y no se mencionan en los libros de texto estándar.
Las leyes de la
termodinámica son leyes fundamentales importantes en
la física y son aplicables en otras ciencias naturales .
- La primera ley de la termodinámica se puede afirmar de
varias maneras:
El
aumento en la energía interna de un sistema cerrado es igual al
total de la energía agregada al sistema. En particular, si la energía que
ingresa al sistema se suministra como calor y si la energía sale del sistema
como trabajo, el calor se contabiliza como positivo y el trabajo como negativo.
En
el caso de un ciclo termodinámico de un sistema
cerrado, que vuelve a su estado original, el calormQ en suministrada
al sistema en una etapa del ciclo, menos el calor Q fuera eliminado de él en otra
etapa del ciclo, además del trabajo agregado al sistema W en es igual al trabajo que deja el sistema W fuera .
Por
lo tanto, para un ciclo completo,
Para
el caso particular de un sistema aislado térmicamente (aislado
adiabáticamente), el cambio de la energía interna de un sistema aislado
adiabáticamente solo puede ser el resultado del trabajo agregado al sistema,
porque el supuesto adiabático
- La segunda ley de la termodinámica indica la
irreversibilidad de los procesos naturales y, en muchos casos, la
tendencia de los procesos naturales a conducir hacia la homogeneidad
espacial de la materia y la energía, y especialmente de la
temperatura. Se puede formular en una variedad de formas interesantes
e importantes.
Implica la existencia de
una cantidad llamada entropía de un sistema
termodinámico. En términos de esta cantidad implica que
Cuando dos sistemas inicialmente aislados en regiones separadas pero cercanas del
espacio, cada uno en equilibrio termodinámico consigo
mismo pero no necesariamente entre sí, se les permite interactuar, finalmente
alcanzarán un equilibrio termodinámico mutuo. La suma de las entropías de los sistemas inicialmente aislados es
menor o igual que la entropía total de la combinación final. La igualdad
se produce justo cuando los dos sistemas originales tienen todas sus
respectivas variables intensivas (temperatura, presión) iguales; entonces
el sistema final también tiene los mismos valores.
