12 Sep
Agentes Físicos en Terapia y Fundamentos de Termodinámica
Tipos de Agentes Físicos Terapéuticos
- Crioterapia: Compresa fría, hielo, aerosol.
- Hidroterapia: Tina de remolino, tanque terapéutico, tina Hubbard.
- Termoterapia: Compresas Húmedo-Calientes (CHC), sauna, ultrasonido, láser, fluidoterapia, diatermia.
- Electroterapia: TENS (Estimulación Nerviosa Eléctrica Transcutánea), infrarrojo, corrientes rusas, EMS (Estimulación Muscular Eléctrica), VMS (Estimulación Muscular Voluntaria).
- Presoterapia: Botas y mangas de compresión.
- Helioterapia: Baños de sol.
- Fototerapia: Radiación ultravioleta (UV), infrarrojo.
- Magnetoterapia: Magnetos.
- Mecanoterapia: Masajes, movilización.
- Talasoterapia: Agua de mar.
- Climatoterapia: Diferentes tipos de clima.
Fundamentos de Termodinámica y Fenómenos Ondulatorios
Termodinámica: Conceptos Clave
La Termodinámica, del griego thermos «calor» y dynamos «poder, fuerza», es la rama de la física que estudia las acciones del calor y de otras formas semejantes de energía.
- Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable.
- El estado de un sistema macroscópico en equilibrio puede describirse mediante propiedades medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables termodinámicas.
Temperatura y Calor
La Temperatura
La temperatura se define como la magnitud física que permite medir el grado de calor. Entonces, diremos que la temperatura es una magnitud física que mide la energía térmica de una sustancia.
Las partículas de los cuerpos no están en reposo, sino que se encuentran en constante agitación. Como consecuencia de esta agitación, los cuerpos poseen una determinada energía térmica; la temperatura es un indicador de la energía térmica que tienen los cuerpos.
La energía térmica tiene que ver con el movimiento de las partículas que forman la materia. Así pues, cuando decimos que un cuerpo tiene más temperatura que otro, nos referimos a que sus átomos o moléculas se mueven a mayor velocidad.
El Calor
El calor es la energía intercambiada entre un cuerpo y su entorno por el hecho de encontrarse a distinta temperatura. El calor, como el trabajo, es energía en tránsito, por lo que puede también considerarse como un método para transferir energía.
El calor es aquello que se siente en un ser vivo ante una temperatura elevada.
Es la forma de energía que se transfiere entre diferentes tipos de cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Ejemplo: Al servir un té hirviendo en una taza, parte del calor del té (100 °C) pasará a la taza y ambos estarán muy calientes.
Medición de la Temperatura y Unidades de Calor
Los termómetros son dispositivos que sirven para medir la temperatura de un sistema. Todos los termómetros se basan en el principio de que alguna propiedad física de un sistema cambia a medida que varía la temperatura del sistema. Algunas propiedades físicas que cambian con la temperatura son:
- El volumen de un líquido.
- Las dimensiones de un sólido.
- La presión de un gas a volumen constante.
- El volumen de un gas a presión constante.
- La resistencia eléctrica de un conductor.
- El color de un objeto.
La temperatura es la medida de la cantidad de energía de un objeto. Ya que la temperatura es una medida relativa, las escalas que se basan en puntos de referencia deben ser usadas para medir la temperatura con precisión.
Hay 3 escalas comúnmente usadas para medir la temperatura:
- Escala Fahrenheit (°F)
- Escala Celsius (°C)
- Escala Kelvin (K)
La escala más conocida de este tipo es la Celsius.
La cantidad de energía térmica que se traspasa se calcula y se expresa en calorías. Esta unidad de medida no oficial refleja la cantidad energética requerida para elevar, de 12.5 °C a 15.5 °C, la temperatura de un gramo de agua.
- Una caloría resulta equivalente a 4.184 Joules.
Las unidades más usadas para el calor son: el Joule (J), que es la unidad del calor en el sistema internacional.
La Caloría (cal) representa la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para que aumente su temperatura 1 °C.
- 1 cal = 4.184 J
Propagación del Calor y Cambios Térmicos
Cuando se calienta un cuerpo en uno de sus puntos, el calor se propaga a los puntos próximos.
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos: radiación, conducción, convección.
Capacidad Calorífica
La capacidad calorífica es la cantidad de energía que se requiere darle a una sustancia para que eleve su temperatura en una unidad.
Cuando dos sistemas se ponen en contacto y tienen diferente temperatura, hay una transferencia de energía de uno al otro.
La cantidad de energía que se transfiere para igualar ambas temperaturas depende de la capacidad calorífica y de la diferencia de temperatura entre los cuerpos.
Formas de Propagación del Calor
Existen 3 formas de propagación del calor: conducción, convección, radiación.
- Se pueden producir de forma aislada o, en ocasiones, de manera combinada.
Conducción
Esta forma de propagación se da en los sólidos. Cuando se aplica calor a un objeto sólido, la zona donde absorbe el calor se calienta y sus partículas adquieren mayor movilidad que el resto del cuerpo, y cada partícula transmite calor a las partículas vecinas.
Características de la Propagación del Calor a Través de Conducción:
- La existencia de un material a través del cual se propaga el calor.
- Se transmite el calor sin transporte de materia.
Convección
La propagación del calor por convección se da en líquidos y en gases. Es la transferencia de calor entre partes relativamente calientes y frías de un fluido por medio de la mezcla.
- Aunque los líquidos y los gases no suelen ser muy buenos conductores de calor, pueden transmitirlo eficientemente por convección.
Características de la Propagación del Calor a Través de Convección:
- Debe existir un medio material fluido a través del cual se propaga el calor.
- La variación de la densidad del medio con la temperatura y la aceleración de la gravedad juega un rol importante; sin ella no hay convección.
Radiación
La radiación es la propagación del calor que tiene lugar sin el apoyo de ningún medio material. Es la transferencia de calor debido a la energía emitida por todos los cuerpos en forma de ondas electromagnéticas, viajando a la velocidad de la luz y propagándose aun en el vacío.
Características de la Propagación del Calor a Través de Radiación:
- No es necesario que exista un medio para que se produzca la radiación.
- Transmisión de calor sin transporte de materia.
Dilatación y Contracción Térmica
Dilatación térmica: Esto causa un alejamiento entre las partículas, resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo.
Contracción térmica: Una disminución en la temperatura de un cuerpo acarrea una reducción en sus dimensiones.
Fenómenos Ondulatorios
Las ondas se producen como consecuencia de oscilaciones y vibraciones de la materia, que se propagan.
Tipos de Ondas Según su Medio de Propagación
- Ondas Mecánicas: Precisan de un medio elástico (líquido, gaseoso o sólido) y de condiciones determinadas de temperatura y presión para propagarse efectivamente. Ejemplo: Las ondas sonoras que se propagan por el aire.
- Ondas Electromagnéticas: No requieren de un medio porque se pueden propagar en el vacío. Ejemplo: La luz.
- Ondas Gravitacionales: Alteraciones del espacio-tiempo.
Tipos de Ondas Según su Dirección de Propagación
- Ondas Unidimensionales: Se propagan en una sola dimensión en el espacio.
- Ondas Bidimensionales: Se propagan a través de dos dimensiones y se suelen llamar también superficiales.
- Ondas Tridimensionales: Se propagan en tres dimensiones y suelen llamarse esféricas.
Tipos de Ondas Según el Movimiento del Medio
- Ondas Longitudinales: Las partículas del medio se mueven en la misma dirección en que se propaga la onda.
- Ondas Transversales: Las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Las ondas mecánicas precisan de un medio físico para propagarse. Ejemplo: Cuando arrojamos una piedra a un estanque, la piedra provoca una onda que se propaga a través del agua.
Conceptos Relacionados con Ondas
- Onda Periódica: Se denomina al conjunto de pulsos que son emitidos a intervalos iguales de tiempo.
- Pulso: Perturbación aislada, no periódica, que tiene lugar en un movimiento ondulatorio de algún tipo.
- Tren de Ondas: Colección de pulsos.
- Onda Armónica: Cuando la fuente que produce la perturbación describe un movimiento armónico simple (misma amplitud, misma frecuencia).
Onda Periódica Armónica.
- Movimiento Vibratorio u Oscilatorio: Cuando un cuerpo se mueve en línea recta en torno a una posición de equilibrio.
- Movimiento Vibratorio Armónico: Si además siempre tarda el mismo tiempo en completar una oscilación y la separación máxima de la posición de equilibrio es la misma.
Ondas Anarmónicas: Son todas aquellas cuyos perfiles no son curvas armónicas, sin importar si permanecen constantes o no al transcurrir el tiempo. Ejemplo: Onda cuadrada y onda dientes de sierra.
Las ondas son perturbaciones que se desplazan, ya sea por el vacío o por un medio material, y al hacerlo portan energía.
Fenómenos Ondulatorios Fundamentales
Reflexión, Refracción y Difracción: Todas las ondas, sin importar su naturaleza, son capaces de experimentar estos fenómenos.
Difracción
Las ondas lo experimentan cuando se encuentran con algún obstáculo o apertura, cuyo tamaño sea comparable o menor al de su longitud de onda. Ejemplo: Las olas del mar, cuando estas se acercan a la costa, cambian su forma.
Reflexión
Si una onda cualquiera viaja en un medio y se encuentra con una superficie plana que separa dos medios diferentes, una parte de la energía que lleva se transmite hacia este segundo medio y otra parte se refleja de vuelta al primero. Ejemplo: Un espejo en el camino de un haz luminoso, lo cual permite al observador ver una imagen reflejada.
Refracción
Consiste en el cambio de dirección y velocidad que sufre una onda cuando pasa de un medio a otro distinto, como al pasar del aire al agua. Ejemplo: Causa el cambio de dirección que sufre la luz al cambiar de medio, haciendo que un lápiz o popote sumergido a medias en un vaso con agua luzca como si se quebrara al entrar en ella.
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