Termodinamicamente o que acontece com o nosso corpo quando estamos com febre?
Como reage o nosso corpo ao sofrer uma leve alteração em sua temperatura?
Estas e outras curiosidades serão explanadas nesta postagem.
Todos sabem que nossos organismos conseguem manter uma temperatura quase constante apesar das variações bruscas no tempo, níveis de atividade física e períodos de alta atividade metabólica (após as refeições).
Manter uma temperatura próxima à constante é uma das funções fisiológicas primárias do corpo humano. A temperatura corporal normal varia de 35,8 à 37,2°C. Essa faixa estreita de temperatura é essencial para o funcionamento apropriado dos músculos e para o controle das velocidades das reações bioquímicas no organismo.
A temperatura é regulada por uma parte do cérebro chamada de hipotálamo. O hipotálamo age como um termostato da temperatura corporal. Quando a temperatura ultrapassa o limite superior da faixa normal, o hipotálamo aciona mecanismos para baixar a temperatura. Analogamente, ele aciona mecanismos para aumentar a temperatura se a temperatura corporal abaixa muito.
Para entender qualitativamente como os mecanismos de aquecimento e resfriamento do corpo funcionam, vamos então considerá-lo como um sistema termodinâmico. O corpo aumenta seu conteúdo energético interno pela ingestão de alimentos da vizinhança. Os alimentos como a glicose (C6H12O6) são metabolizados – processo que é basicamente uma oxidação controlada em CO2 e H2O:
Aproximadamente 40% da energia produzida é utilizada para realizar trabalho na forma de contrações musculares e nervosas. O restante da energia é liberada como calor, parte da qual é usada para manter a temperatura corporal. Quando o organismo produz muito calor, como durante um esforço físico pesado, ele dissipa o excesso para a vizinhança.
O calor é transferido do corpo para a vizinhança primariamente por radiação, convecção e evaporação. A radiação é a perda direta de calor do corpo para as vizinhanças mais frias, quase como uma boca de fogão irradia calor para sua vizinhança. A convecção é a perda de calor pelo efeito do aquecimento do ar que está em contato com o corpo. O ar aquecido sobe e é substituído pelo ar mais frio, e o processo continua. As roupas mais quentes, que geralmente se compõem de camadas isolantes de material com ‘ar morto’ entre elas, diminuem a perda de calor por convecção em climas mais frios. O resfriamento evaporativo ocorre quando a transpiração é gerada na superfície da pele pelas glândulas sudoríferas. O calor é removido do corpo à medida que o suor evapora para a vizinhança. O suor é predominantemente água, logo o processo envolvido é uma conversão endotérmica de água líquida em vapor de água:
A velocidade com que o resfriamento evaporativo ocorre diminui à medida que a umidade atmosférica aumenta, e essa é a razão pela qual as pessoas se sentem mais suadas e desconfortáveis em dias quentes e úmidos.
Quando o hipotálamo percebe que a temperatura corporal aumentou muito, ele aumenta a perda de calor pelo corpo de duas formas principais.
Primeiro, ele eleva o fluxo de sangue próximo à superfície da pele, o que permite um resfriamento por radiação e convecção. A aparência “avermelhada” de uma pessoa é resultado desse fluxo subcutâneo de sangue.
Segundo, o hipotálamo estimula a secreção de suor pelas glândulas sudoríferas, o que aumenta o resfriamento por evaporação. Durante períodos de atividade extrema, a quantidade de líquido secretado como suor pode ser tão alta quanto 2 à 4 litros por hora.
Como resultado, a água deve ser reposta no corpo durante estes períodos. Se o corpo perde muito fluido através da transpiração, ele não será mais capaz de resfriar-se e o volume de sangue diminui, o que pode levar a exaustão por calor ou ao mais sério e potencialmente fatal ataque cardíaco, durante o qual a temperatura do corpo pode subir tão alto quanto 41 a 45°C.
Quando a temperatura corporal diminui muito, o hipotálamo diminui o fluxo sanguíneo na superfície da pele, com isso diminuindo a perda de calor. Ele também inicia pequenas contrações involuntárias dos músculos; as reações bioquímicas que geram a energia para realizar esse trabalho também geram mais calor para o corpo. Quando as contrações musculares são muito intensas, a pessoa sente um calafrio. Se o corpo é incapaz de manter a temperatura acima de 35°C, pode ocorrer condição muito grave de hipotermia.
A capacidade de o corpo humano manter sua temperatura ‘ajustando’ a quantidade de calor gerada e transferida para sua vizinhança é verdadeiramente notável. Se você fizer cursos de anatomia e psicologia,verá muitas aplicações de termoquímica e termodinâmica para se compreender como o corpo humano funciona.
Referências: Química: A Ciência Central; BROWN, T.L.; et al.; 9ª Edição; São Paulo; Editora Pearson; 2005.
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