FUNÇÃO DA ÁGUA COMO TAMPÃO TÉRMICO PARA OS SERES VIVOS

FUNÇÃO DA ÁGUA COMO TAMPÃO TÉRMICO PARA OS SERES VIVOS

Barbosa, Soraya Nunes; Santos, Isabela Nunes Barbosa; Santos, Maísa de Sousa dos; Oliveira, Rita de Cássia Meneses; Oliveira, Aldeídia Pereira de; Martin, Maria do Carmo de Carvalho e; Nunes, Paulo Humberto Moreira

Artigo:

Os seres vivos estão continuamente expostos a variações de temperatura, tanto por conta da produção interna de energia, decorrente do metabolismo celular, quanto pela absorção ou perda de calor decorrente das trocas energéticas com o meio ambiente. Tratando-se particularmente de animais homeotérmicos, é importante que essas variações de temperatura não sejam muito elevadas, ou, em outras palavras, que sejam amortecidas, a fim de evitar dispêndio exagerado de energia para promover o aquecimento corporal, ou estratégias arriscadas, ou até mesmo fatais (como uma dilatação exagerada dos vasos sanguíneos da pele), com o intuito de possibilitar o resfriamento do organismo. Este trabalho apresenta um roteiro de prática de Biofísica com o objetivo de simular a função da água como um tampão térmico, ou seja, como um amortecedor de variações de temperatura; circunstância altamente adequada para o controle da temperatura corporal dos seres vivos. Esse comportamento termodinâmico da água é decorrente do seu elevado calor específico, quando comparado com o de outras substâncias orgânicas no estado líquido como, por exemplo, o etanol ou o óleo de soja. O calor específico (c) de uma substância é definido termodinamicamente como a quantidade de calor (Q) necessária para alterar de 1ºC (∆θ) a temperatura de 1 g de massa (m) dessa substância (c = Q/m.∆θ). Uma substância com elevado calor específico pode receber ou perder razoáveis quantidades de calor sem sofrer grandes variações de temperatura. Essa propriedade física é altamente desejável para um componente molecular dos seres vivos, pois os mesmos, para manter-se em atividade, precisam continuamente gerar energia através do metabolismo celular de substâncias energéticas, como a glicose, liberando, inevitavelmente, calor. Se essa energia calorífica não for imediatamente retirada do interior de, por exemplo, uma célula, a temperatura da mesma sofreria uma brusca elevação que seria seguida de uma brusca diminuição, logo que o excesso de calor fosse retirado. E essa variação de temperatura seria tanto mais exagerada quanto menor fosse o calor específico médio dos componentes dessa célula. Caso essa célula contenha com uma elevada proporção de água, as variações de temperatura seriam bem menores, ou seja, seriam amortecidas. Não por acaso, a água é o principal componente molecular dos seres vivos. A estratégia da aula prática é evidenciar a importância biológica dessa propriedade física da água simulando o comportamento térmico de três “células” artificiais compostas de três líquidos de diferentes calores específicos: água (1 cal/g.ºC), etanol (0,59 cal/g.ºC) e óleo de soja comercial (desconhecido). Para isso, massas iguais (m1) de cada líquido com calor específico (c1) são colocadas em recipientes “adiabáticos”, e a temperatura de cada “célula” é medida até que entre em equilíbrio térmico com o ambiente (T1). A seguir, cada “célula” recebe uma determinada quantidade de calor (Q) por meio da introdução, em cada uma, de frascos de vidro com dimensões, forma e espessura semelhantes contendo uma massa de água (m2) aquecida a uma temperatura mais elevada que a do ambiente (T2). A partir desse instante, a temperatura de cada “célula” é medida a intervalos regulares até que se estabeleça o equilíbrio térmico no interior das mesmas (Esquema I) e a temperatura do sistema atinja o valor de equilíbrio (TEq). Os resultados devem mostrar que a variação de temperatura será menor na “célula” composta de água do que nas outras. Colocando-se os dados em um diagrama temperatura versus tempo, espera-se perceber visualmente o comportamento físico vantajoso da água em comparação com o comportamento dos outros líquidos testados, evidenciando-se a sua função como tampão térmico.

Os seres vivos estão continuamente expostos a variações de temperatura, tanto por conta da produção interna de energia, decorrente do metabolismo celular, quanto pela absorção ou perda de calor decorrente das trocas energéticas com o meio ambiente. Tratando-se particularmente de animais homeotérmicos, é importante que essas variações de temperatura não sejam muito elevadas, ou, em outras palavras, que sejam amortecidas, a fim de evitar dispêndio exagerado de energia para promover o aquecimento corporal, ou estratégias arriscadas, ou até mesmo fatais (como uma dilatação exagerada dos vasos sanguíneos da pele), com o intuito de possibilitar o resfriamento do organismo. Este trabalho apresenta um roteiro de prática de Biofísica com o objetivo de simular a função da água como um tampão térmico, ou seja, como um amortecedor de variações de temperatura; circunstância altamente adequada para o controle da temperatura corporal dos seres vivos. Esse comportamento termodinâmico da água é decorrente do seu elevado calor específico, quando comparado com o de outras substâncias orgânicas no estado líquido como, por exemplo, o etanol ou o óleo de soja. O calor específico (c) de uma substância é definido termodinamicamente como a quantidade de calor (Q) necessária para alterar de 1ºC (∆θ) a temperatura de 1 g de massa (m) dessa substância (c = Q/m.∆θ). Uma substância com elevado calor específico pode receber ou perder razoáveis quantidades de calor sem sofrer grandes variações de temperatura. Essa propriedade física é altamente desejável para um componente molecular dos seres vivos, pois os mesmos, para manter-se em atividade, precisam continuamente gerar energia através do metabolismo celular de substâncias energéticas, como a glicose, liberando, inevitavelmente, calor. Se essa energia calorífica não for imediatamente retirada do interior de, por exemplo, uma célula, a temperatura da mesma sofreria uma brusca elevação que seria seguida de uma brusca diminuição, logo que o excesso de calor fosse retirado. E essa variação de temperatura seria tanto mais exagerada quanto menor fosse o calor específico médio dos componentes dessa célula. Caso essa célula contenha com uma elevada proporção de água, as variações de temperatura seriam bem menores, ou seja, seriam amortecidas. Não por acaso, a água é o principal componente molecular dos seres vivos. A estratégia da aula prática é evidenciar a importância biológica dessa propriedade física da água simulando o comportamento térmico de três “células” artificiais compostas de três líquidos de diferentes calores específicos: água (1 cal/g.ºC), etanol (0,59 cal/g.ºC) e óleo de soja comercial (desconhecido). Para isso, massas iguais (m1) de cada líquido com calor específico (c1) são colocadas em recipientes “adiabáticos”, e a temperatura de cada “célula” é medida até que entre em equilíbrio térmico com o ambiente (T1). A seguir, cada “célula” recebe uma determinada quantidade de calor (Q) por meio da introdução, em cada uma, de frascos de vidro com dimensões, forma e espessura semelhantes contendo uma massa de água (m2) aquecida a uma temperatura mais elevada que a do ambiente (T2). A partir desse instante, a temperatura de cada “célula” é medida a intervalos regulares até que se estabeleça o equilíbrio térmico no interior das mesmas (Esquema I) e a temperatura do sistema atinja o valor de equilíbrio (TEq). Os resultados devem mostrar que a variação de temperatura será menor na “célula” composta de água do que nas outras. Colocando-se os dados em um diagrama temperatura versus tempo, espera-se perceber visualmente o comportamento físico vantajoso da água em comparação com o comportamento dos outros líquidos testados, evidenciando-se a sua função como tampão térmico.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/biofisica2019-57

Referências bibliográficas

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Como citar:

Barbosa, Soraya Nunes; Santos, Isabela Nunes Barbosa; Santos, Maísa de Sousa dos; Oliveira, Rita de Cássia Meneses; Oliveira, Aldeídia Pereira de; Martin, Maria do Carmo de Carvalho e; Nunes, Paulo Humberto Moreira; "FUNÇÃO DA ÁGUA COMO TAMPÃO TÉRMICO PARA OS SERES VIVOS", p-183-184. In: Anais do Encontro Anual da Biofísica 2019. São Paulo: Blucher, 2019.
ISSN 2526-6071, DOI 10.5151/biofisica2019-57