Livro CI 2008

Termodinâmica e Complexidade em Sistemas Biológicos
Verbalmente, essa equação estabelece que energia pode cruzar a fronteira de um
sistema na forma de calor e trabalho, e que a transferência líquida de energia será igual a
variação líquida da energia do sistema, que ocorre por mudanças na energia cinética,
potencial e interna. Podemos tirar dessa formulação que a quantidade total de energia é
sempre conservada, o que ocorre é a transição entre suas diversas formas.
Enquanto as reais implicações da segunda lei da termodinâmica em sistemas
biológicos ainda são um pouco obscuras e motivo de estudo, a contribuição da primeira lei é
natural. No ponto em que estamos, ninguém mais acredita que a energia que utilizamos
p a r a
d e s e m p e n h a r
n o s s a s
atividades vitais
surja espontaneamente do nada. Sabemos que o trabalho necessário para realizarmos
atividades físicas, a energia térmica dos endotérmicos ou ainda a energia associada à
movimentação do líquido no sistema circulatório são provenientes da energia interna de
moléculas orgânicas que os animais ingerem. Todas essas são transições entre formas de
energia que obedecem à conservação de energia.
O exemplo do sistema circulatório é bem interessante para analisarmos outra
formulação da primeira lei, quando analisamos um trecho de uma artéria com influxo e saída
de sangue, passamos a ter outro problema, nesse caso temos a entrada e saída de matéria
(e energia associada a ela) na região que estamos estudando (Figura 2). Chamamos esse
tipo de situação, que permite a entrada e saída de massa, de volume de controle.
Entrada
Q
W
Q
W
Saída
We
Ue
ECe
EPe
Ws
Us
ECs
EPs
generalizado.
Figura 2 – Balanço das energias que entram e saem de um segmento de artéria
Nesse caso, continuamos a ter troca de trabalho e calor na fronteira do volume
analisado, porém passamos a ter uma entrada e saída de matéria, que por sua vez traz e
leva consigo energia (cinética, potencial, interna e trabalho).
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