Concepto de energía
Las ideas que tenemos sobre la energía son variadas y se puede decir que la energía es la capacidad para realizar trabajo; la energía se mide en unidades llamadas Joule aunque una unidad más conocida para nosotros es la Caloría. Si se dice que la energía produce trabajo, el trabajo se define como el producto de una fuerza actuando sobre un cuerpo y la distancia que este recorre por la acción de dicha fuerza; cuando empujas un objeto sobre el piso estás haciendo trabajo.
Tipos de energía: luminosa, química y metabólica, entre otras
La energía se encuentra y manifiesta de varias formas como lo podemos percibir con la energía proveniente del sol pues nos ilumina, calienta, y es la base de la actividad fotosintética de organismos como las plantas, entre otras cosas. Así que para hablar de la energía de un sistema se debe señalar a qué tipo de energía hacemos referencia y en cual otro tipo de energía se puede transformar; por ejemplo la energía radiante del sol se puede transformar en energía química.
La energía luminosa se puede definir como la forma de energía cinética de los fotones o de manera más común lo que entendemos por luz y es la que permite el fenómeno de la visión. La energía química es la que se encuentra presente en los enlaces de los compuestos químicos y es la base para generar la energía metabólica; baste decir que la transformación de la glucosa en nuestras células es la base de nuestro metabolismo energético y no olvides que la glucosa es resultado de la fotosíntesis, en otras palabras la energía se transforma y los seres vivos estamos irremediablemente ligados a esa transformación.
Te invitamos a revisar la página de “Concepto de energía” de las UAPAS para reforzar esos temas:
Energía libre de Gibbs: reacciones endergónicas y exergónicas
Los seres vivos somos sistemas que adquirimos y procesamos energía particularmente desde el punto de vista químico y esta transformación se puede evaluar, por eso se puede establecer cuál es el destino que tiene una reacción metabólica como es el caso de la respiración celular. La manera de valorar desde el punto energético una reacción química es a través de la “Energía libre de Gibbs” la cual indica la energía presente en una reacción considerando varios componentes del sistema involucrado; la ecuación que determina esta relación es la siguiente:
$$\Delta G= \Delta H- T\ \Delta S$$
En donde: G= energía libre, H= entalpía (energía de enlace), S= entropía (la aleatoriedad del sistema), T= temperatura del sistema
El resultado de esta ecuación permite señalar si una reacción es o no energéticamente favorable y si se va a producir de manera espontánea (vale la pena señalar que espontánea no debe entenderse como inmediata). En términos generales se dice que si el valor de $\Delta G$ es negativo para una reacción esta será espontánea y energéticamente favorable y si el valor de ΔG es positivo es energéticamente desfavorable y no será espontánea
Hay que recordar que en una reacción química hay reactivos y productos y que ambos tienen un cierto valor de energía; cuando los productos tienen más energía que los reactivos significa que se tuvo que incorporar energía por lo que se considera como endergónica y no se realiza de manera espontánea. Por otra lado si los productos tienen menos energía que los reactivos implica que se liberó energía y es una reacción espontánea por lo que es un proceso de tipo exergónico.
Las células de nuestro organismo cumplen con este principio de comportamiento energético y muy frecuentemente tienen que resolver situaciones que les son energéticamente desfavorables, a partir del acoplamiento de reacciones mediante la intervención de enzimas.
Principios de la 1ª y 2ª leyes de la termodinámica
La disciplina encargada del estudio de la energía y sus transformaciones se denomina Termodinámica y es de enorme importancia si consideramos que nosotros los seres vivos somos sistemas que constantemente estamos involucrados en la asimilación y transformación de energía por lo que es necesario señalar los principios termodinámicos más ligados a los sistemas biológicos.
La primera ley de la Termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma por lo que la energía de un sistema se mantiene constante mientras que la segunda ley señala que la energía útil del sistema disminuye por lo que se pasa de estados ordenados a estados menos ordenados, hay un aumento en la aleatoriedad del sistema lo que significa que hay un aumento en la entropía. Si se hace referencia a la energía del sistema podemos relacionar a esta con la entalpía (H) y la aleatoriedad con la entropía (S) por lo que estas leyes se relacionan directamente con los sistemas vivos los cuales pareciera que contradecimos la referida segunda ley pues somos sistemas ordenados. Es importante señalar que el orden de los sistemas vivos se deriva del aumento en el desorden (entropía) del ambiente por lo que la segunda ley se cumple cabalmente.
Para profundizar en estos temas te recomendamos revisar la siguiente página:
Actividad H5P
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