Las leyes de la TERMODINÁMICA en los SERES VIVOS

Summary

Este video explora las leyes de la termodinámica en seres vivos, enfocándose en la conservación de energía y su transformación en sistemas abiertos. Expone cómo los organismos mantienen su estructura ordenada a pesar de la tendencia universal a la entropía. Se discuten la eficiencia energética en procesos biológicos y cómo la vida se mantiene a través de la transferencia de energía y materia con el entorno, cumpliendo así con los principios de la termodinámica y la teoría del no equilibrio propuesta por Schrödinger.

Takeaways

• 🔄 La primera ley de la termodinámica establece que la energía en el universo, considerado como un sistema aislado, permanece constante.
• 🌱 Los sistemas biológicos son abiertos y pueden intercambiar materia y energía con su entorno, pero siguen el principio de conservación de la energía.
• ♻️ La eficiencia energética en los organismos vivos puede ser mucho mayor que en las máquinas, como en los organismos bioluminiscentes que pueden tener una eficiencia cercana al 100%.
• 🌡️ La segunda ley de la termodinámica se refiere a la dirección de los procesos espontáneos, que tienden a homogeneizar el sistema y disipar la energía útil hasta alcanzar un estado de equilibrio.
• 🔋 Los gradientes y desequilibrios son fundamentales para los procesos energéticos en la naturaleza, ya que son la fuente de las fuerzas que conducen a transformaciones energéticas.
• 🌡️ La temperatura juega un papel crucial en la transferencia de energía, como se ve en la disipación de calor de un objeto caliente a uno frío.
• 🔬 La entropía, medida en términos de calor y temperatura, es un indicador de la cantidad de energía que se disipa y es clave para entender la dirección de los procesos termodinámicos.
• 🧬 La vida, según Erwin Schrödinger, implica la coexistencia de dos procesos esenciales: la generación de orden a partir de orden y la generación de orden a partir de desorden.
• 🌿 Los organismos vivos mantienen su estructura ordenada a través de la auto-replicación y la generación de variaciones heredables, lo que les permite adaptarse y evolucionar.
• 🌐 Los sistemas biológicos pueden ser considerados en estado estacionario, donde los procesos internos y externos están en un equilibrio dinámico, permitiendo la vida en un universo que tiende a la entropía máxima.

Q & A

¿Qué ley de la termodinámica afirma que la energía del universo es constante?

La primera ley de la termodinámica establece que la energía del universo permanece constante, lo que significa que la energía no se crea ni se destruye, sino que solo se transforma.

¿Cómo se relaciona la termodinámica con los sistemas biológicos abiertos?

Los sistemas biológicos abiertos pueden intercambiar materia y energía con su entorno. Aunque el principio de conservación de la energía sigue siendo válido, la energía útil se transforma en energía no aprovechable, como el calor.

¿Qué implica la observación de que el calor no puede transformarse en trabajo sin restricciones?

Esta observación indica que no todas las formas de energía son completamente convertibles en otras, lo que generó el concepto de desequilibrio en la transferencia de energía y la eficiencia de los procesos energéticos.

¿Cuál es la eficiencia de los organismos bioluminiscentes en la conversión de energía a luz?

Los organismos bioluminiscentes tienen una eficiencia energética cercana al 100%, lo que significa que la mayoría de la energía se convierte en luz y no en calor.

¿Cómo se describe el proceso de oxidación de carbohidratos en los seres vivos?

La oxidación controlada de carbohidratos en los seres vivos convierte la energía almacenada en los enlaces químicos en otras formas de energía útil, siguiendo la reacción global glucosa + oxígeno → dióxido de carbono + agua + energía.

¿Qué es la segunda ley de la termodinámica y qué implica para los procesos espontáneos?

La segunda ley de la termodinámica establece que hay una dirección en la que cualquier sistema fuera del equilibrio tiende a moverse, disipando energía y homogeneizando los gradientes hasta alcanzar un estado de equilibrio.

¿Qué es la entropía y cómo se relaciona con el equilibrio de un sistema?

La entropía es una medida del desorden de un sistema. Un sistema en equilibrio tiene una entropía máxima, lo que significa que no hay más procesos que puedan ocurrir sin la introducción de energía externa.

¿Cómo los organismos vivos mantienen su estructura ordenada en un universo donde la entropía tiende a aumentar?

Los organismos vivos mantienen su estructura ordenada a través del consumo y procesamiento de energía del ambiente, lo que les permite ejercer funciones vitales y mantener su organización interna a pesar de la tendencia universal a un aumento de la entropía.

¿Qué contribución científica hizo Erwin Schrödinger al entender la vida desde una perspectiva termodinámica?

Erwin Schrödinger, en su libro '¿Es la vida reding?', propuso que los organismos vivos pueden generar orden a partir de desorden y viceversa, y sugirió que la información genética podría estar almacenada en una 'estructura periódica', una idea que anticipaba la descripción de la estructura del ADN.

¿Cómo se concilia la autoorganización biológica con los principios de la termodinámica?

La autoorganización biológica se concilia con la termodinámica considerando a los organismos vivos como sistemas abiertos que, a través de flujos de materia y energía, mantienen su organización interna y aumentan la entropía de su entorno.