Thermodynamic Systems and Heat Transfer

Thermodynamic Systems

• Isolated System: No energy or matter can be exchanged with the surroundings.
• Closed System: Energy can be exchanged with the surroundings, but not matter.
• Open System: Both energy and matter can be exchanged with the surroundings.
• System Boundaries: Real or imaginary borders that separate the system from its surroundings.

Heat Transfer

• Heat: Energy transferred from one body to another due to a temperature difference.
• Modes of Heat Transfer:
  1. Conduction: Direct heat transfer between particles in physical contact.
  2. Convection: Heat transfer through the movement of fluids.
  3. Radiation: Heat transfer through electromagnetic waves.
• Heat Transfer Mechanisms:
  • Heat Flux: The rate of heat transfer per unit area.
  • Temperature Gradient: The rate of change of temperature with respect to distance.

Entropy

• Entropy (S): A measure of the disorder or randomness of a system.
• Units: Typically measured in joules per kelvin (J/K).
• Entropy Change (ΔS): The change in entropy of a system during a process.
• Entropy and the Second Law of Thermodynamics:
  • The total entropy of an isolated system always increases over time.
  • The entropy of a closed system can remain constant or decrease, but only at the expense of increasing the entropy of the surroundings.
• Entropy and Temperature:
  • The entropy of a system is directly proportional to its temperature.
  • The entropy of a system approaches zero as its temperature approaches absolute zero.

Sistemas Termodinâmicos

• Sistema Isolado: Nenhuma energia ou matéria pode ser trocada com os arredores.
• Sistema Fechado: Energia pode ser trocada com os arredores, mas não matéria.
• Sistema Aberto: Tanto energia quanto matéria podem ser trocadas com os arredores.
• Limites do Sistema: Fronteiras reais ou imaginárias que separam o sistema de seus arredores.

Transferência de Calor

• Calor: Energia transferida de um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura.
• Modos de Transferência de Calor:
• Condução: Transferência de calor direta entre partículas em contato físico.
• Convecção: Transferência de calor através do movimento de fluidos.
• Radiação: Transferência de calor através de ondas eletromagnéticas.
• Mecanismos de Transferência de Calor:
  • Fluxo de Calor: A taxa de transferência de calor por unidade de área.
  • Gradiente de Temperatura: A taxa de mudança de temperatura em relação à distância.

Entropia

• Entropia (S): Uma medida do desordenamento ou aleatoriedade de um sistema.
• Unidades: Normalmente medida em joules por kelvin (J/K).
• Mudança de Entropia (ΔS): A mudança na entropia de um sistema durante um processo.
• Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica:
  • A entropia total de um sistema isolado sempre aumenta com o tempo.
  • A entropia de um sistema fechado pode permanecer constante ou diminuir, mas apenas à custa de aumentar a entropia dos arredores.
• Entropia e Temperatura:
  • A entropia de um sistema é diretamente proporcional à sua temperatura.
  • A entropia de um sistema se aproxima de zero à medida que sua temperatura se aproxima do zero absoluto.

Caracterização Cromossômica (Karyotyping)

• Definição: Técnica laboratorial utilizada para estudar o número e estrutura dos cromossomos nas células de um indivíduo.
• Processo:
  • Coleta de amostra de células
  • Indução da divisão celular
  • Coloração cromossômica e microscopia
  • Arranjo e análise cromossômica
• Importância: Diagnostica anormalidades cromossômicas, identifica distúrbios genéticos e determina os cromossomos sexuais.

Anormalidades Cromossômicas

• Tipos:
  • Anormalidades numéricas: Alterações no número de cromossomos (ex.: aneuploidia, poliploidia)
  • Anormalidades estruturais: Alterações na estrutura cromossômica (ex.: deleções, duplicações, translocações)
• Exemplos:
  • Síndrome de Down (Trissomia 21)
  • Síndrome de Turner (45,X)
  • Síndrome de Klinefelter (47,XXY)
• Causas: Erros durante a meiose ou mitose, fatores ambientais ou mutações genéticas.

Herança Genética

• Leis de Mendel:
  • Lei da Segregação: Cada par de alelos se separa durante a formação de gametas
  • Lei da Assortimento Independente: Alelos de genes diferentes são ordenados independentemente
  • Lei da Dominância: Um alelo pode ser dominante sobre outro
• Padrões de herança:
  • Autossômico dominante
  • Autossômico recessivo
  • Ligado ao sexo X dominante
  • Ligado ao sexo X recessivo

Mitose

• Definição: Tipo de divisão celular que resulta em duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos que a célula-mãe.
• Estágios:
  • Interfase
  • Profase
  • Metáfase
  • Anáfase
  • Telofase
  • Citoquinase
• Importância: Permite o crescimento, reparo e substituição de células nos tecidos somáticos.

Meiose

• Definição: Tipo de divisão celular que resulta em quatro células-filhas não idênticas com metade do número de cromossomos que a célula-mãe.
• Estágios:
  • Interfase
  • Profase I
  • Metáfase I
  • Anáfase I
  • Telofase I
  • Profase II
  • Metáfase II
  • Anáfase II
  • Telofase II
• Importância: Essencial para a reprodução sexual, aumenta a diversidade genética e assegura o número correto de cromossomos nos gametas.