Tipos de energía del cuerpo humano

5 usos de la energía en el cuerpo humano

La energía es invisible, pero está a nuestro alrededor y en todo el universo.    La utilizamos todos los días, la tenemos en nuestro cuerpo y, en parte, viene de otros planetas.    La energía nunca se puede crear ni destruir, pero su forma se puede convertir y cambiar.    Por ejemplo, la energía química que obtenemos de los alimentos se convierte en energía cinética y térmica (ver más abajo) cuando caminamos y en energía sonora cuando gritamos. Aquí tienes un estupendo vídeo de científicos que muestra las muchas formas en que la energía puede transferirse y convertirse.

Radiante – La energía radiante significa luz.    Ejemplos de cosas que tienen energía radiante son el Sol, las bombillas y las pantallas de nuestros ordenadores.    Las plantas convierten la energía luminosa en energía química (alimento) que les ayuda a crecer, lo que se conoce como fotosíntesis.

Sonido – Cuanto más gritamos, más energía sonora utilizamos.    Aparte de nuestras voces, hay muchos otros ejemplos de energías sonoras: las guitarras tienen energía sonora cuando se tocan utilizando energía cinética.    Lo mismo ocurre con los frenos de nuestras bicicletas cuando viajamos rápido.

Sistemas de energía en el cuerpo

Hasta ahora hemos aprendido que el cuerpo toma energía potencial química y luego realiza un trabajo para convertirla en energía mecánica para la locomoción, energía potencial química para el almacenamiento y energía térmica. El siguiente diagrama resume el funcionamiento energético básico del cuerpo humano. (La energía potencial eléctrica es importante para la conducción nerviosa y otros procesos del cuerpo, y hemos mencionado que la energía potencial química es en realidad una forma de energía potencial eléctrica, pero no hablaremos específicamente de la energía potencial eléctrica en este libro de texto).

El cuerpo es capaz de almacenar internamente energía potencial química y energía térmica. Recordando que la energía térmica no es más que la energía cinética de los átomos y las moléculas, reconocemos que estos dos tipos de energía se almacenan de forma microscópica e interna en el cuerpo. Por lo tanto, a menudo agrupamos estos dos tipos de energía microscópica en la energía interna (). Cuando un objeto está más caliente que su entorno, la energía térmica se transfiere del objeto a su entorno, pero si el objeto está más frío que su entorno, la energía térmica se transfiere al objeto desde su entorno. La cantidad de energía térmica que se intercambia debido a las diferencias de temperatura suele denominarse calor (). Cuando el calor se transfiere fuera del cuerpo al entorno, decimos que se trata de calor de escape, como se indica en la figura anterior. En la próxima unidad aprenderemos más sobre cómo se relacionan la temperatura y la transferencia de calor.

La energía en el cuerpo humano

En el cuerpo, la energía térmica nos ayuda a mantener una temperatura corporal constante, la energía mecánica nos ayuda a movernos y la energía eléctrica envía impulsos nerviosos y dispara señales hacia y desde nuestro cerebro. La energía se almacena en los alimentos y en el cuerpo como energía química.

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La energía térmica en el cuerpo humano

son las temperaturas del cuerpo y del entorno en grados Kelvin, respectivamente. La principal tecnología para convertir el calor en electricidad en este rango de diferencias de temperatura se basa en los materiales termoeléctricos. La eficiencia de los dispositivos termoeléctricos es inferior a la de los motores térmicos (según la ecuación de Carnot) y viene dada por la siguiente ecuación

donde Δelectrical_power es la potencia eléctrica de salida y Δmetabolic_power es la diferencia en el coste metabólico de una actividad concreta con y sin un dispositivo (por ejemplo, caminar con un dispositivo y sin él). El cambio en el coste metabólico está formado por dos componentes principales 1) la energía gastada para generar la energía eléctrica, y 2) la energía gastada por el usuario al llevar el dispositivo, que es una función del peso del dispositivo y de la ubicación del dispositivo en el cuerpo. Por lo tanto, en una comparación de dos dispositivos, la eficiencia de la recolección podría ser una métrica mejor que la potencia máxima de salida. Por ejemplo, para dos dispositivos de igual peso que produzcan la misma cantidad de energía, un dispositivo de rodilla tendrá mejor eficiencia que un dispositivo de tobillo porque el coste de transportar la masa del dispositivo de rodilla es menor. Obsérvese que una reducción del peso del dispositivo mediante el uso de materiales más ligeros (por ejemplo, fibras de carbono) y un diseño optimizado también reducirá el coste de transportar el dispositivo y conducirá al desarrollo de dispositivos más eficientes. El primer componente del cambio en la potencia metabólica humana se deriva de la generación de energía eléctrica. Esta adición en la potencia metabólica se ve afectada por el trabajo muscular y la eficacia de conversión del dispositivo [24].