Aula 7 Equilíbrio térmico e exercício pdf 1

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EQUILÍBRIO TÉRMICO E EXERCÍCIO 1. Definição de Termodinâmica - Termodinâmica é o ramo da física que estuda as leis que regem as relações entre trabalho, calor e energia térmica, geralmente tratada como a energia interna dos sistemas. Pressão, temperatura e volume são variáveis mensuráveis macroscopicamente e determinam o estado de equilíbrio termodinâmico. 1º Princípio da Termodinâmica ("conservando a energia") – a energia total transferida para um sistema é igual à variação de sua energia interna, ou seja, em todo processo natural, a energia do universo se conserva (processos termodinâmicos cíclicos). 2º Princípio da Termodinâmica ("uma passagem só de ida") – o calor passa espontaneamente dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura até que o sistema alcance um equilíbrio térmico. 2. Fisiologia da Termorregulação - Mamíferos e aves: homeotérmicos (termofisiologia; temperatura corporal interna entre 36,1o a 37,8oC). - Peixes, répteis e anfíbios: pecilotérmicos. - Calor: energia em trânsito. - Temperatura: estado de agitação das moléculas. * A temperatura interna do corpo reflete o equilíbrio entre produção e perda de calor. Regulação da temperatura 3. Regulação da temperatura - Hipotálamo (termostato do corpo); - Temperatura central (termorreceptores centrais no hipotálamo) e - Temperatura periférica (termorreceptores periféricos na pele). - Temperatura central (36,7ºC a 37ºC) x temperatura periférica (varia com a tº do meio ambiente).

- Produção de calor:

• intensidade basal do metabolismo de todas as células do organismo; • intensidade adicional do metabolismo em decorrência da atividade muscular, incluindo as contrações musculares produzidas pelo calafrio; • metabolismo adicional decorrente do efeito da tiroxina sobre as células; • metabolismo adicional causado pela estimulação simpática das células e • aumento do metabolismo em decorrência da atividade química aumentada nas próprias células.

- Perda de calor, onde a intensidade é determinada:

• pela rapidez com que o calor pode ser conduzido de seu local de produção, nas partes centrais do corpo (sobretudo no fígado, cérebro e coração, bem como nos músculos esqueléticos durante o exercício) até a pele e • pela rapidez com que o calor pode ser transferido da pele para o meio ambiente.

- Sistema isolante térmico: pele + tecidos subcutâneos (especialmente, gordura). - Transferência de calor das partes internas do corpo para a pele através do fluxo sanguíneo (vasoconstrição e vasodilatação x condutância térmica através da pele(SNAS) e temperatura ambiente).

- Mecanismos de perda de calor:

• irradiação (raios térmicos infravermelhos) + • condução (contato direto) + • convecção (correntes aéreas e hídricas) + • evaporação (perda hídrica insensível e evaporação de suor). - Condução: é o mecanismo de troca de energia através de colisões moleculares diretas. - Convecção: é o mecanismo de transferência de energia de um lugar a outro através do movimento de um gás ou de um líquido pela superfície aquecida. OBS.: Condução + convecção – 10 a 20%. - Evaporação: é o mecanismo em que a água evapora da superfície corporal e do trato respiratório (20%, cerca de10% é de perda hídrica insensível constante). * Umidade relativa do ar. - Radiação: o calor pode ser transmitido pela radiação eletromagnética emitida pela superfície corporal (60%).

- Mecanismos para diminuição da temperatura quando o corpo está excessivamente quente:

- Aumento de temperatura (termorreceptores) → Área pré óptica no hipotálamo → 1. Vasodilatação combinada com vasoconstrição visceral e aumento do DC e 2. Sudorese.

- Mecanismos para aumento da temperatura quando o corpo está excessivamente frio: - Diminuição da temperatura (termorreceptores) → Área pré óptica no hipotálamo → 1. Vasoconstrição (piloereção); 2. Estímulos da inervação simpática do tecido adiposo marrom; 3. Calafrios.

4. Exercício sob altas temperaturas e distúrbios induzidos pelo calor

- O estresse pelo calor significa qualquer condição ambiental (tº ambiente,

umidade, velocidade do ar e quantidade de radiação térmica) que provoque um aumento da temperatura corporal e coloque em risco a homeostasia.

- O exercício em ambientes quentes cria uma competição entre os músculos

ativos e a pele pelo limitado suprimento de sangue. Os músculos necessitam de sangue e do oxigênio por ele liberado para manter sua atividade. A pele necessita de sangue para facilitar a perda de calor com a finalidade de manter a temperatura adequada. - Fenômeno do desvio cardiovascular: para manter um débito cardíaco (DC) constante enquanto o sangue é desviado para a periferia, o sistema cardiovascular deve realizar ajustes importantes: redistribuição de sangue que reduz o retorno venoso, reduzindo o volume diastólico final e assim o volume de ejeção. Por compensação, ocorre um desvio ascendente da frequência cardíaca (FC). No entanto, num determinado ponto, o seu corpo pode não conseguir mais compensar as demandas crescentes do exercício (músculos e pele). Consequentemente, qualquer fator que apresente tendência a sobrecarregar o sistema cardiovascular ou a interferir na dissipação do calor pode comprometer dramaticamente o seu desempenho e aumentar o risco de superaquecimento (os melhores desempenhos são atingidos em condições frias). - Além disso, o exercício no calor (40ºC) pode acelerar a depleção de glicogênio e aumentar o lactato nos músculos (ambos contribuem para a sensação de fadiga e exaustão).

-Quando a tº do meio ambiente fica maior do que a pele, o corpo, em lugar

de perder calor, irá ganhá-lo por irradiação e condução. Nessas condições, a principal maneira pela qual o corpo pode livrar-se do calor é por evaporação. - Os mecanismos de diminuição da tº quando o corpo está excessivamente quente são: - A sudorese e sua regulação pelo SNA: • a estimulação do hipotálamo anterior (área pré-óptica) provoca sudorese via impulsos nervosos provenientes dessa área para a medula espinal pela via simpática (fibras colinérgicas) para a pele de todo o corpo (glândulas sudoríparas écrinas) e • o grau de reabsorção dos íons sódio e cloreto depende da intensidade da sudorese (situação modifica após 2 a 6 semanas de aclimatação). - A vasodilatação dos vasos cutâneos (inibição dos centros simpáticos no hipotálamo que causam vasoconstrição).

Fonte: WILMORE & COSTILL, 2001.

- Portanto, a transpiração aumenta durante o exercício no calor e isso pode levar rapidamente à desidratação e à perda excessiva de eletrólitos. Para compensar, aumenta a liberação de aldosterona pelo córtex da supra-renal (limita a excreção de sódio promovendo retenção de água) e aumenta a liberação do hormônio anti-diurético pela hipófises posterior (estimula reabsorção de água pelos rins), expandindo o volume plasmático.

- Nos anos 70, o Índice de Bulbo Úmido - Termômetro do -

Globo (IBUTG) foi criado para avaliar simultaneamente a condução, a convecção, a evaporação e a radiação. Ele fornece uma única leitura da temperatura para estimar a capacidade de resfriamento do meio ambiente e assim antecipar os riscos à saúde associados aos treinamentos/ competições atléticas em ambientes termicamente estressantes. Fonte: https://image.slidesharecdn.com/

- A exposição à combinação do estresse pelo calor externo e a incapacidade de dissipação do calor produzido metabolicamente podem levar a três distúrbios relacionados ao calor: • cãibras (câimbras) pelo calor; • exaustão pelo calor e • intermação.

Fonte: WILMORE & COSTILL, 2001.

- As cãibras pelo calor são menos graves. Provavelmente, são decorrentes das perdas minerais e da -

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desidratação que acompanham as altas taxas de sudorese. São tratadas mediante a remoção do indivíduo acometido para um local mais frio e da administração de líquidos ou de uma solução salina. A exaustão pelo calor é tipicamente acompanhada por sintomas como a fadiga extrema, dificuldade respiratória, tontura, vômitos, desmaio, pele fria e úmida ou quente e seca, hipotensão arterial e um pulso rápido e fraco. É causada pela incapacidade do sistema cardiovascular de suprir adequadamente as necessidades do organismo (mecanismo termorreguladores funcionam, mas eles não conseguem dissipar o calor suficientemente rápido pois há uma diminuição do volume sanguíneo). Pessoas que se encontram mal condicionadas ou não aclimatadas ao calor são mais suscetíveis à exaustão pelo calor. O tratamento inclui repouso num ambiente mais frio com os MMII elevados para evitar o choque. Se a pessoa estiver consciente, a administração de água com sal é usualmente recomendada (ou intravenosa, se inconsciente). A intermação pode ser letal ou produzir lesões permanentes no SNC e exige atenção médica imediata. É caraterizada por um aumento da tº corporal interna a um valor acima de 40ºC, interrupção da transpiração, pele quente e seca, pulso e respiração rápidos, usualmente hipertensão arterial, confusão e inconsciência. Causada pela falha dos mecanismos termorreguladores do corpo (os atletas mais pesados apresentam um maior risco de superaquecimento porque a produção de calor durante o exercício dependem da intensidade e do peso corporal). O tratamento inclui o resfriamento rápido do corpo da pessoa com banho de água gelada (calafrios incontroláveis) x esponja ou spray/lenço úmido + uso de ventiladores.

5. Prevenção dos distúrbios térmicos

- Em condições ameaçadoras, reduzir o esforço para diminuir a produção de calor e os riscos de apresentar hipertermia.

- A competição e a prática não devem ser realizadas ao ar livre quando o IBUTG for superior a 28ºC. - Programar as práticas e competições no início da manhã ou à noite para evitar o severo estresse pelo calor do meio do dia.

- Líquidos devem estar prontamente disponíveis e os atletas devem ser orientados a ingerirem o máximo possível, parando a cada 10-20 minutos para uma reposição líquida nas temperaturas elevadas.

- Optar pela vestimenta adequada (leve, larga e menor quantidade possível). - Atleta deve conhecer os sinais iniciais da hipertermia (calafrios, piloereção, cefaleia, tontura e perda da coordenação).

- A aclimatação ao exercício no calor (exercício repetido e prolongado no calor) produz um ajuste gradual -

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que permite um melhor desempenho nas condições quentes, isto é, melhora a capacidade de eliminar o excesso de calor corporal, reduzindo o risco de exaustão e intermação pelo calor. Na aclimatação ao calor: o volume de ejeção aumenta (libera mais sangue para os músculos ativos e para a pele; FC aumenta menos) e reduz a taxa de utilização do glicogênio muscular, retardando o início da fadiga (mais trabalho pode ser realizado). Na aclimatação ao calor, a taxa de sudorese aumenta nas áreas que encontram-se bem expostas e são mais efetivos na produção de eliminação do calor. Isso reduz a tº cutânea, aumentando o gradiente térmico do interior e do exterior do corpo (perda de calor facilitada) e desse modo, há necessidade de uma menor quantidade de sangue fluindo para a pele. Além disso, o suor produzido é mais diluído após o treinamento no calor. A aclimatação ao calor exige o exercício num ambiente quente (1h ou mais, durante 5 a 10 dias - alterações cardiovasculares e dos mecanismos de transpiração), não a mera exposição ao calor. O nível de aclimatação ao calor atingido depende das condições às quais você foi exposto durante cada sessão, da duração da exposição e de sua taxa de produção interna do calor. REFERÊNCIAS

WILMORE, J.H. & COSTILL, D.L.. Fisiologia do esporte e do exercício. São Paulo: Manole, 2001. GUYTON, A.C. & HALL, J.E.. Tratado De Fisiologia Médica. 10a. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002. PASSOS, J. C. Os experimentos de Joule e a primeira lei da termodinâmica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.31, n.3, p.3603-1 - 3603-8, 2009. BROETTO, F.N.; BRITO, M.N.. Tecido adiposo marrom e obesidade em humanos. Revista Saúde e Pesquisa, v. 5., n.1, p.121-35, 2012. MORRISON, S.F.. Central control of body temperature. F100 Research, 5(F1000 Faculty Rev):880, 2016. PÉRIARD, J.D. et al.. Cardiovascular adaptations supporting human exercise-heat acclimation. Autonomic Neuroscience: basic and clinical, 196:52-62, 2016.