sábado, 26 de marzo de 2011

PRESION EN LIQUIDOS

Fuerza de empuje en los líquidos.

Todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta una fuerza vertical ascendente de magnitud igual al peso del fluido desalojado. Esta fuerza es debida a la diferencia de presión debida a la profundidad a la que está sumergido el cuerpo. Para calcularla podemos establecer la siguiente expresión:

Fuerza de empuje = Volumen sumergido·densidad líquido·aceleración de la gravedad

PRESION

En física, la presión (símbolo P) es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.

En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en una unidad derivada que se denomina libra por pulgada cuadrada (pound per square inch) psi que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

sábado, 19 de marzo de 2011

LEY DE GAY-LUSSAC

LEY DE GAY-LUSSAC

Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante


Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.


¿Por qué ocurre esto?

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

P/T=K

(el cociente entre la presión y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

P1/T1=P2/T2
que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin.


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Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación:

970 mmHg 760 mmHg
------------ = ------------
298 K T2

Si despejas T2 obtendrás que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo mismo -39.5 °C.

LEY DE CHARLES

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.


El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.


¿Por qué ocurre esto?

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Matemáticamente podemos expresarlo así:

V/T=K

(el cociente entre el volumen y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá:
V1/T1=V2/T2


que es otra manera de expresar la ley de Charles.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura.


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Ejemplo:

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C?

Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que usar la escala Kelvin.

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

T2 = (10 + 273 ) K= 283 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación:

2.5L V2
----- = -----
298 K 283 K

Si despejas V2 obtendrás un valor para el nuevo volumen de 2.37 L.

LEY DE BOYLE

LEY DE BOYLE
Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante



Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

El volumen es inversamente proporcional a la presión:

•Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
•Si la presión disminuye, el volumen aumenta.


¿Por qué ocurre esto?

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.

Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:

PV=K

(el producto de la presión por el volumen es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:


que es otra manera de expresar la ley de Boyle.

P1V1=P2V2
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Ejemplo:

4.0 L de un gas están a 600.0 mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta 800.0 mmHg?

Solución: Sustituimos los valores en la ecuación P1V1 = P2V2.


(600.0 mmHg) (4.0 L) =(800.0 mmHg) (V2)

Si despejas V2 obtendrás un valor para el nuevo volumen de 3L.

sábado, 12 de marzo de 2011

CALOR ESPECIFICO

El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial.[1] [2] Se la representa con la letra (minúscula).

En forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra (mayúscula).

Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es donde es la masa de la sustancia.[3]

DILATACION

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.

DILTACION LINEAL

El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:


Donde ΔL, es el incremento de su integridad física cuando se aplica un pequeño cambio global y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior:


Donde:

α=coeficiente de dilatación lineal [°C-1]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial.
Tf = Temperatura final

Dilatación volumétrica
Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:


Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal. Por ejemplo si se considera un pequeño prisma rectangular (de dimensiones: Lx, Ly y Lz), y se somete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:


Esta última relación prueba que , es decir, el coeficiente de dilatación volumétrico es numéricamente unas 3 veces el coeficiente de dilatación lineal de una barra del mismo material.

[editar] Causa de la dilataciónEn un sólido las moléculas tienen una posición razonablemente fija dentro de él. Cada átomo de la red cristalina vibra sometido a una fuerza asociada a un pozo de potencial, la amplitud del movimiento dentro de dicho pozo dependerá de la energía total de átomo o molécula. Al absorber calor, la energía cinética promedio de las moléculas aumenta y con ella la amplitud media del movimiento vibracional (ya que la energía total será mayor tras la absorción de calor). El efecto combinado de este incremento es lo que da el aumento de volumen del cuerpo.

En los gases el fenómeno es diferente, ya que la absorción de calor aumenta la energía cinética media de las moléculas lo cual hace que la presión sobre las paredes del recipiente aumente. El volumen final por tanto dependerá en mucha mayor medida del comportamiento de las paredes.

viernes, 4 de marzo de 2011

LA IMPORTANCIA DEL CALCIO EN EL CUERPO HUMANO

El calcio es un mineral esencial muy importante para tener unos huesos y dientes fuertes. Hay varios minerales que son esenciales para el cuerpo humano y que se obtienen a través de la alimentación. Los minerales más importantes (calcio, magnesio, fósforo, sodio, cloruro y potasio) se necesitan en grandes cantidades o se encuentran en grandes cantidades en el cuerpo. Las tres funciones más importantes de los minerales son como constituyentes del esqueleto, como sales solubles que ayudan a controlar la composición de los fluidos corporales y como complementos esenciales para la actuación de muchas enzimas y otras proteínas.

Dosis de Calcio

El Departamento de Sanidad del Reino Unido recomendaba la Ingestión de Nutrientes de Referencia (RNI en inglés) para el calcio como sigue. La RNI es la cantidad diaria que es suficiente, o más que suficiente para el 97% de la población. La RNI es similar a la Cantidad Diaria Recomendada que se usaba con anterioridad en el Reino Unido.

Tipo de persona (Dosis necesaria)

bebés y niños, dependiendo de la edad (350 – 550 mg/día)
chicas (800 mg/dia)
chicos (1000 mg/día)
adultos (hombres y mujeres) (700 mg/ día)
mujeres en periodo de lactancia (550 mg/día extra)
En EE.UU. en 1989 se recomendaban dosis generalmente un poco más altas. En 1994, la dosis recomendada en EE.UU. para niños de 1 a 10 años aumentó de 800 mg a 1200 mg diarios, y para los adolescentes de 11 a 24 años aumentó de 1200 mg a 1500 mg. Durante el embarazo y el periodo de lactancia se recomienda a las mujeres norteamericanas ingerir 1400 mg diarios de calcio, y a los hombres y mujeres de más de 50 años se les recomienda aumentar la dosis de calcio a unos 1500 mg porque la absorción intestinal del calcio disminuye con la edad.

Fuentes veganas de Calcio

Las mejores fuentes de calcio que provienen de las plantas son el tofú (si se prepara usando sulfato de calcio, contiene más de cuatro veces la cantidad de calcio que la leche de vaca entera), las hortalizas de hojas verdes, las semillas y las nueces. El calcio que se encuentra en la verdura, que no es rica en oxalato, por ejemplo, la col rizada, se absorbe tan bien o incluso mejor que el calcio que hay en la leche entera. Algunas leches de soja, como Provamel, Plamil o Granovita están enriquecidas con calcio. Beber agua dura puede proporcionar 200 mg de calcio diarios, sin embargo el agua blanda apenas contiene calcio. Otros alimentos ricos en calcio son: las melazas negras, las algas marinas comestibles, los berros, el perejil y los higos secos.

Ejemplos de cantidades de alimento que aportan 100 mg de calcio

Tipo de alimento (cantidad)

Almendras (42 gr)
Nueces del Brasil (59 gr)
Harina de soja (44 gr)
Harina de avena (192 gr)
Pan integral (185 gr)
Melazas negras (20 gr)
Higos secos (40 gr)
Perejil (50 gr)
Col rizada (67 gr)
Proteínas y Calcio

Una dieta rica en proteínas, sobre todo las de origen animal, provoca una pérdida de calcio en el cuerpo. La relación más alta de azufre-calcio que se encuentra en la carne aumenta la pérdida de calcio por la orina, y una dieta rica en carne puede causar la desmineralización de los huesos. Un informe publicado en 1988 (1) en el que se comparaban las cantidades de calcio expulsadas en la orina de 15 sujetos probaba que una dieta de proteínas de origen animal causaba una mayor pérdida de calcio de los huesos por la orina (150 mg/día) que en una dieta de proteínas de origen vegetal (103 mg/día). Estos descubrimientos sugieren que las dietas que aportan proteínas de origen vegetal, y no las que aportan proteínas de origen animal, pueden realmente proteger contra la pérdida de hueso, y por lo tanto la osteoporosis. En un estudio, adultos con una dieta baja en proteínas mantenían el calcio equilibrado independientemente de si su ingestión de calcio era de 500 mg, 800 mg ó 1400 mg diarios (2). Es interesante que la Asociación Dietética Americana, en su declaración sobre dietas vegetarianas de 1993, afirmara que las dosis de calcio recomendadas en EE.UU. se aumentaron para compensar la pérdida de calcio causada por el alto consumo de proteínas típico de este país.

Absorción del calcio

Sólo del 20 al 30 % del calcio de la dieta se absorbe. La absorción del calcio puede verse reducida, ya que éste se mezcla con la fibra, el fitato o el oxalato en el intestino. Las dietas veganas contienen más que la media de estas sustancias. Ya no se piensa que la fibra limite la disponibilidad del calcio presente en la comida. El fitato o ácido fítico se encuentra en cereales, frutos secos y semillas y puede combinarse con el calcio haciéndolo menos absorbible. Sin embargo, el cuerpo se adapta a los niveles más bajos de calcio disponible y la Asociación Dietética Americana y el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación del Reino Unido, así como el Departamento de Sanidad, creen que la fibra, el fitato y el oxalato no tienen un efecto significativo sobre la ingesta total de calcio.

Aunque la ingestión de calcio en adultos veganos tiende a ser más baja que la recomendada, se acerca a la Necesidad Media Estimada. No se conocen casos de deficiencia de calcio en veganos adultos.

La Necesidad Media Estimada (Reino Unido) de un nutriente en la dieta, es una estimación de las necesidades medias de un grupo de personas. Del que la mitad puede necesitar más, y la otra mitad menos.

Osteoporosis

La osteoporosis es la principal causa de fracturas de huesos en la tercera edad. Una de cada cuatro mujeres británicas está afectada por esta enfermedad. Es mejor prevenir que curar, y para prevenir hay que tomar una dosis adecuada de calcio a lo largo de toda la vida, pero especialmente en la niñez y en la adolescencia; así como minimizar los factores de riesgo más importantes: fumar, abusar del alcohol y la falta de ejercicio físico. Las dietas ricas en proteínas y sal (cloruro sódico) también aumentan la pérdida de calcio del cuerpo y pueden provocar osteoporosis. Las mujeres post-menopáusicas son propensas a sufrir osteoporosis porque producen menos estrógenos que protegen el esqueleto de mujeres más jóvenes.

Ha habido mucha publicidad sobre el papel del calcio de la dieta para prevenir la osteoporosis, pero se da el hecho de que esta enfermedad es más común en los países occidentales donde el consumo de calcio y de productos lácteos es más alto que en el resto del mundo. La osteoporosis es menos frecuente en culturas rurales, incluso cuando el consumo de calcio es mucho menor. Algunos factores del estilo de vida, como la actividad física, una menor ingesta de proteínas, un menor consumo de alcohol y fumar menos, pueden servir como protección para la gente de estas poblaciones.

Leche de vaca y salud

La publicidad que rodea a la leche de vaca, podría hacer creer a cualquiera que es un producto absolutamente esencial y natural para los humanos. La mayoría de la gente, cuando piensa en aumentar su dosis de calcio, piensa inmediatamente en tomar un vaso de leche o un trozo de queso. Sin embargo, hay varias razones para no usar estos productos como fuente de nutrientes. La leche de vaca entera está adaptada a las necesidades nutricionales de los terneros, que doblan su peso en 47 días y alcanzan un peso de 300 libras en un año. De hecho, los seres humanos son la única especie que bebe leche procedente de otra especie, y la única especie que bebe leche después de la infancia. Además, un 90 % de la población adulta del mundo (en Gran Bretaña la cifra es probablemente del 25 %) carece de la enzima necesaria para digerir la leche adecuadamente. La enzima lactasa se encuentra en los bebés para poder digerir la leche materna, pero los niveles disminuyen después de los cinco años. Los adultos que carecen de esta enzima sufren de hinchazón, calambres, gases y diarrea si toman leche.

La conexión más importante entre la leche y la mala salud es probablemente su contribución a las enfermedades cardíacas. Demasiada grasa saturada en la dieta puede conducir a la aterosclerosis, donde las arterias están saturadas con depósitos de colesterol y no pueden llevar sangre suficiente a los órganos vitales. El corazón es especialmente sensible. La leche y otros productos lácteos suponen casi la mitad de las grasas saturadas que se consumen en este país. La carne es el resto. El Reino Unido tiene los niveles más altos de enfermedades cardíacas del mundo.

El doctor Benjamin Spock, experto pediatra, antes defensor del consumo de leche de vaca, se ha unido a varios doctores que cuestionan su valor nutricional y advierten de una posible relación con los ataques juveniles de diabetes y alergias. “La leche materna es la mejor leche para alimentar a los bebés”, dice el doctor Spock. El doctor Frank Oski, director de pediatría de la Universidad John Hopkins y el doctor Neal Barnard, presidente del Comité de Médicos por una Medicina Responsable (de 2000 miembros) le apoyan. El doctor Oski afirma que la leche de vaca está sobreestimada como fuente de calcio, que está a menudo contaminada con residuos de antibióticos y puede causar alergias y problemas digestivos, y se la ha relacionado con la diabetes juvenil (3).

Conclusiones

La dosis de calcio en veganos tiende a ser ligeramente inferior a las cantidades óptimas recomendadas, el cuerpo se adapta a estas dosis inferiores y no hay informes sobre deficiencia de calcio en veganos. El hecho de que los veganos consuman una dosis ligeramente inferior de proteínas y excluyan la carne de su dieta, hace que sus cuerpos retengan el calcio así que sus necesidades dietéticas son menores que las de los omnívoros. Los estudios sobre los huesos de los veganos sugieren que la probabilidad de que sufran osteoporosis no es mayor que la de cualquier omnívoro.

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