O ser humano é homeotérmico, isto é, possui a capacidade de manter a temperatura corporal dentro de uma faixa razoavelmente estreita – em torno de 36,5 °C –, apesar das variações térmicas do ambiente. O equilíbrio térmico é conseguido por meio do balanço entre a perda e a produção ou aquisição de calor.
Parte da energia liberada pelo funcionamento normal dos órgãos internos e pelos músculos durante a atividade física é energia térmica (calor). Uma pessoa em repouso libera a cada segundo uma quantidade de calor correspondente a cerca de 90 joules. Ao se praticar exercícios, a velocidade de produção de calor pelos músculos aumenta em função da intensidade do exercício e torna-se, transitoriamente, maior que a velocidade de dissipação dessa energia.
O primeiro meio utilizado para remover esse excesso de calor dos músculos é a sua transferência, por condução, para o sangue. Desta maneira, grande parte dessa energia térmica é transferida para o resto do organismo pela circulação. Quando isso ocorre, a temperatura interna como um todo começa a se elevar, desencadeando reflexos fisiológicos que promovem um aumento da transferência do calor interno para a pele e desta para o meio ambiente.
Estando o ambiente externo a uma temperatura mais baixa que a temperatura corporal, há três mecanismos básicos pelos quais se dá a perda de calor para o ambiente: condução, irradiação e, caso a temperatura da pele atinja 37,0 °C, a transpiração.
A transpiração faz uso do alto calor de vaporização da água (580 cal/g a 37°C) para retirar quantidades apreciáveis de calor do corpo – o calor latente de vaporização da água é 540 cal/g no ponto de ebulição, mas a temperaturas mais baixas ele é significativamente maior, dado que as energias de ligação entre as moléculas de água são maiores nessas condições.
A fim de analisar a evolução da temperatura corporal durante atividades físicas, alunas da 3ª série do ensino médio do Colégio de Aplicação da Universidade Federal do Rio de Janeiro, CAp-UFRJ, fizeram uma série de exercícios e, usando um termômetro digital desenvolvido por elas e um programa específico de computador, mediram suas temperaturas praticamente a cada instante. Com um freqüencímetro comercial posto na altura do peito, os batimentos cardíacos das estudantes também foram medidos. Dos dados obtidos, elas traçaram gráficos que ilustram o comportamento regulatório do corpo.
Os resultados mostraram que a temperatura começa estável e aumenta progressivamente à medida que a atividade física vai ficando mais intensa. A fase em que os exercícios são mais pesados corresponde à temperatura mais alta alcançada, em torno de 37,5 °C – devido à transpiração, a temperatura se estabiliza neste patamar mesmo com a continuação da atividade.
O monitoramento da freqüência cardíaca no mesmo período mostra uma repetição do comportamento observado para a temperatura, com algumas pequenas diferenças. No começo dos exercícios quase não há variação na freqüência cardíaca, mas quando o ritmo da atividade acelera, os batimentos sobem bastante.
Nos gráficos apresentados pelo grupo, fica bem nítida a correlação entre temperatura e freqüência cardíaca. Quando os batimentos estão baixos (entre 80 e 100 batimentos por minuto) a temperatura não varia nem um grau Celsius, pois quase não há mudanças na freqüência. Já quando há um aumento grande da freqüência, a temperatura também fica muito mais alta.
Para conhecer melhor os processos de dissipação de calor pelo corpo humano e ver os detalhes do procedimento e dos resultados do experimento feito pelas estudantes, leia o artigo “
Como o corpo humano mantém sua temperatura durante a atividade física”, publicado na revista
Física na Escola v. 9, n. 2, 2008. O texto é assinado pelas próprias alunas – Fernanda Luz, Marina Azevedo e Raíza Oliveira – e por Roberto Pimentel, professor de física do CAp-UFRJ.
Imagem detalha o buraco negro no centro da galáxia NGC 3115 (Foto: NASA/CXC/Univ. of Alabama/K. Wong et al; Optical: ESO/VLT)
O físico britânico Stephen Hawking ficou famoso ao prever que os buracos negros não são completamente negros, mas aparentemente emitem diminutas quantidades de radiação e, ao longo de trilhões de anos, acabam evaporando. Ocorre que, segundo essa previsão, a energia das partículas é tão baixa que é praticamente impossível detectá-las no espaço. Como então confirmar a hipótese?