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Temperatura y Flujo Térmico

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Los termorreceptores cutáneos detectan temperatura absoluta y cambios de temperatura mediante canales iónicos termosensibles de la familia TRP (Transient Receptor Potential). Los canales TRPV1 se activan por encima de 43°C (también por capsaicina), TRPV2 por encima de 52°C, TRPM8 por debajo de 28°C (también por mentol). Cada canal tiene un umbral de temperatura fijo dado por la energía de activación de la transición conformacional.

El flujo de calor q = -k·T/ es la magnitud física detectada, no la temperatura absoluta. Esto explica por qué el metal a temperatura ambiente se percibe más frío que la madera aunque ambos estén a la misma temperatura: el metal tiene mayor conductividad k, transfiriendo más calor por unidad de tiempo desde la piel al objeto. Lo que se siente es la tasa de pérdida de calor.

La difusión térmica en la piel sigue T/t = ·²T/x², con _skin 9×10 m²/s. La profundidad de penetración en 1 segundo es _T 2(t) 0.6 mm, donde están los termorreceptores cutáneos (a 0.21 mm de profundidad). Esto significa que los termorreceptores responden con un retardo de t (/2)²/ 0.11 s, lo que coincide con el tiempo de reacción al tocar un objeto caliente.

La adaptación del termorreceptor r(t) = r·exp(-t/) + r_ explica por qué un baño caliente se percibe progresivamente menos caliente: la tasa de disparo cae exponencialmente desde el valor inicial r (alta respuesta al cambio) hacia un estado estacionario r_ proporcional a la temperatura absoluta. El sistema es más sensible a cambios que a temperaturas constantes.

El umbral de detección de cambio de temperatura es sorprendentemente bajo: humanos detectan T 0.02°C en condiciones óptimas (cambio lento sobre area grande). Esto requiere que los termorreceptores amplifiquen pequeñas variaciones de flujo de calor en cambios significativos de potencial de membrana, una ganancia interna de 50100 imp/s·°C. Serpientes como la pitón detectan presas de sangre caliente a T 0.003°C con su órgano loreal.

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ID:('ky', 576)


Temperatura y Flujo Térmico

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Cálculos

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 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$r$
r
Tasa de disparo neural
1/s
$r_infty$
r_inf
Tasa estacionaria
1/s
$r_0$
r_0
Tasa inicial de disparo
1/s
$I_{ m estimulo}$
I_estimulo
Corriente de estímulo
A
$I_{ m ionicos}$
I_ionicos
Corriente iónica
A
$C_m$
C_m
Capacitancia de membrana
F
$T_{ m activ}$
T_activ
Temperatura de activación TRPV1
K
$T_{ m piel}$
T_piel
Temperatura de piel
K
$T_{ m aire}$
T_aire
Temperatura del aire
K
$T_{ m objeto}$
T_objeto
Temperatura del objeto
K
$T$
T
Temperatura local
K
$q_{ m conv}$
q_conv
Flujo convectivo
W/m²
$q$
q
Flujo de calor por conducción
W/m²
$h_{ m conv}$
h_conv
Coeficiente convectivo
W/m²K
$k_{ m skin}$
k_skin
Conductividad térmica de piel
W/m·K
$V$
V
Potencial de membrana
V
$delta_{ m skin}$
delta_skin
Espesor térmico de piel
m
$x$
x
Profundidad
m
$delta_T$
delta_T
Profundidad de penetración térmica
m
$alpha_{ m skin}$
alpha_skin
Difusividad térmica de piel
m²/s
$t$
t
Tiempo
s
$ au_{ m adapt}$
tau_adapt
Tiempo de adaptación
s

ID:(0, 576)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile