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TENSÃO SUPERFICIAL
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<div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">É bastante comum vermos folhas ou insetos flutuando na superfície da água de uma piscina ou rio. Você sabe por que isto ocorre? Qual a relação deste efeito com o <strong>surfactante pulmonar </strong>– uma mistura fundamental no processo da respiração?</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Se colocarmos cuidadosamente uma lâmina de barbear e uma agulha na superfície da água, eles serão mantidos na superfície pela tensão superficial do líquido. A tensão superficial <strong>T </strong>é definida como a força superficial por unidade de comprimento,</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><span class="style10" style="color: red;"><img height="59" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/Tensao%20superficial%20e%20atracao%20capilar_clip_image002.gif" width="66" /></span></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">A tensão superficial pode ser expressa em N/m ou dina/cm.</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">FIGURA 1</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><img alt="C:\Documents and Settings\Convidado\Desktop\Fabio Fevereiro\DVD PUC 16 02 10\Capitulo 2\Tensao superficial _clip_image003.jpg" height="267" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/Tensao%20superficial%20_clip_image003_0000.jpg" width="420" /></div><div align="center" class="style12" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px;">Figura 1: Uma círculo de arame sofrendo forças de atração proporcinadas pela tensão superficial do líquido. Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978, p.139.</div><div align="center" class="style12" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> A tensão superficial de um fluido pode ser encontrada medindo-se quanta força é necessária para puxar uma espira de arame de uma superfície líquida clara (Fig.1). Na tabela 1 mostramos a tensão superficial de algumas substâncias.</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">Tabela 1</div><div align="justify" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><table align="center" cellpadding="0"><tbody>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="170"><div align="center"><strong>Substância</strong></div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center"><strong>Tensão superficial</strong></div><div align="center"><strong>(<img align="absmiddle" height="21" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/Tensao%20superficial%20_clip_image005_0000.gif" width="31" />N/m )</strong></div></td></tr>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top"><div align="center">Éter</div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center">17</div></td></tr>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top"><div align="center">Clorofórmio</div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center">27</div></td></tr>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top"><div align="center">Benzina</div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center">29</div></td></tr>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top"><div align="center">Óleo de oliva</div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center">32</div></td></tr>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top"><div align="center">Água</div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center">73</div></td></tr>
<tr bgcolor="#00FF66"><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top"><div align="center">Mercúrio</div></td><td class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;" valign="top" width="184"><div align="center">465</div></td></tr>
</tbody></table></div><div align="center" class="style12" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px;">Tabela 1:Valores da tensão superficial na interface líquido-ar à temperatura de 20ºC.Fonte: OKUNO, E.; CALDAS, I. L.; CHOW, C.l. Física para ciências biológicas e biomédicas. São Paulo: HARBRA, 1986. p.328.</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">FIGURA 2</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><img height="143" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/Tensao%20superficial%20_clip_image002_0000.jpg" width="589" /></div><div align="center" class="style12" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px;">Figura 2: Diferença entre forças que atuam sobre uma molécula da superfície e sobre outra do interior do líquido. Fonte: OKUNO, E.; CALDAS, I. L.; CHOW, C.l. Física para ciências biológicas e biomédicas. São Paulo: HARBRA, 1986. p.326.</div><div align="center" class="style12" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Uma medida qualitativa da tensão superficial é notar quanto tempo pequenas bolhas de um líquido sobrevivem. Quanto mais baixa a tensão superficial, mais tempo elas resistem. A solução de detergente possui a menor tensão superficial (tabela 1), por isso, é utilizada com sucesso nas brincadeiras de fazer bolinhas de sabão. A tensão superficial é causada por atrações moleculares. Abaixo da superfície, cada molécula de um líquido é atraída em todas as direções por moléculas vizinhas, resultando em uma força total média nula. Entretanto, a molécula da superfície de um líquido é atraída apenas pelas vizinhas laterais, e pelas moléculas abaixo dela. Não há atração molecular acima dela. Assim, as moléculas da superfície sentem uma força de atração para dentro do líquido.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Esta tendência faz com que a superfície torne-se a menor possível. Desta maneira, gotículas de um líquido adquirem a forma esférica quando suspensas no ar, pois a razão superfície-volume da esfera é menor do que a de qualquer outra forma geométrica.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Quando uma agulha, ou lâmina de barbear parece flutuar na água, na verdade, estes objetos são sustentados pelas moléculas da superfície que se opõem ao aumento da área superficial. A tensão superficial desempenha um papel fundamental no funcionamento dos pulmões dos animais (OKUNO, 1982).</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong>TENSÃO SUPERFICIAL NOS PULMÕES</strong></div><div align="center" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Os alvéolos pulmonares são fisicamente semelhantes a milhões de pequenas bolhas de 100 a 300 micrômetros de diâmetro, interligadas, formando os sacos alveolares. Existem de 250 a 350 milhões de alvéolos num adulto, com uma superfície total de 75m² , que aumenta quando ocorre a inspiração. Uma rede intensa de capilares cobre quase a totalidade dessa área. Os sacos alveolares possuem dimensões variadas, e suas paredes são compostas por uma membrana fina, que é banhada por uma camada de fluido. As propriedades elásticas dos alvéolos dependem principalmente das propriedades mecânicas das membranas e da tensão superficial do fluido.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Os pulmões estão localizados dentro da cavidade pleural. Durante a inspiração, a pressão manométrica dos pulmões, conseqüentemente dos alvéolos, é de -3 mmHg, e a pressão intrapleural é cerca de -4 mmHg. Assim a diferença de pressão entre os lados internos e externos do alvéolo é de 1 mmHg [-3-(-4)] = 1mmHg.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Entretanto, a tensão superficial do fluido que compõe o alvéolo é cerca de 0,050 N/m, e considerando o raio do alvéolo igual a 50 <img align="absmiddle" height="17" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/tensao%20superficial%20nos%20pulmoes_clip_image002.gif" width="25" /> , a diferença de pressão entre os lados interno e externo de cada alvéolo será de acordo com a equação:</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><img height="44" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/tensao%20superficial%20nos%20pulmoes_clip_image002_0000.gif" width="384" /></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Esse valor é cerca de 15 vezes maior que a diferença de pressão observada. Isso significa que, teoricamente, a pressão interna alveolar de -3 mmHg não é suficiente para manter um alvéolo de 50 <img align="absmiddle" height="23" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/tensao%20superficial%20nos%20pulmoes_clip_image002.gif" width="28" />de raio aberto, já que a pressão externa real de -4 mmHg é maior que -18 mmHg, o resultado teórico. A conseqüência disso seria o colapso dos alvéolos.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> O fato de não ocorrer o colabamento alveolar se deve à secreção de uma mistura de lipoproteínas, denominadas de <em>surfactantes </em>, por células secretoras especiais, componentes do epitélio alveolar. Essas lipoproteínas atuam da mesma forma que os detergentes, isto é, diminuem as tensões superficiais do fluido alveolar, reduzindo também a pressão interna necessária para manter abertos os alvéolos. A ausência do surfactante nos pulmões de alguma criança recém-nascida, especialmente prematuras, é a causa da síndrome do distúrbio respiratório idiopatico (RDS), algumas vezes chamado doença da membrana hialina. Esta doença contabiliza milhares de mortes infantis a cada ano nos Estados Unidos; ela mata mais crianças que qualquer outra doença. Segundo o artigo: <a href="http://www.biofisica.xpg.com.br/Artigos/Mortalidade%20perinatal%20e%20neonatal%20no%20Hospital%20de%20Clinicas%20de%20Porto%20Alegre2070.pdf">Mortalidade perinatal e neonatal no Hospital de Clínicas de Porto Alegre</a>, é maior segunda causa morte de crianças.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong><em>. Sugestão de trabalho: Peça para os alunos apresentarem um mini seminário sobre esse artigo em sala de aula.</em></strong></div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Aparentemente a quantidade de <em>surfactantes </em>produzida em cada alvéolo é fixa. Por tanto quando um alvéolo sofre uma redução, a concentração dos surfactantes por unidade de área é maior, diminuindo mais a tensão superficial do que durante uma expansão do alvéolo.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><span class="style1 style14" style="color: black; font-size: 18px;"><strong>FÍSICA DOS ALVÉOLOS</strong></span></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><em><strong> Para entender a física dos alvéolos temos que entender a física das bolhas.</strong></em></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Para se falar em física dos alvéolos é importante conhecer a <strong>lei de Laplace </strong>. De acordo com Laplace, a pressão dentro de uma bolha é inversamente proporcional ao seu raio e diretamente proporcional à tensão superficial. Em outras palavras, a pressão dentro da bolha aumentará se o raio for reduzido e, diminuirá se a tensão superficial diminuir.. A relação entre <strong>P</strong> (= pressão), <strong>T</strong> (= tensão superficial), e <strong>R</strong> (= raio) é</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong>P = 4T/R</strong></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">Vamos considerar uma bolha de sabão nos extremos de um tubo, com uma válvula separando-as como mostrado na (Fig. 3 a e b) e tente responder a seguinte questão:</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong><em>.O que acontecerá quando a válvula for aberta para conectá-las? <strong>Porque a BOLHA menor tem uma pressão interna maior? </strong>Será que ela esvaziará o seu ar para o interior da maior até que o raio de curvatura da bolha maior e do restante da bolha menor tornem-se o mesmo?</em></strong></div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong><em> </em></strong><strong><em> FIGURA 3</em></strong></div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong><em><img alt="C:\Documents and Settings\Convidado\Desktop\Fabio Fevereiro\DVD PUC 16 02 10\Capitulo 2\Tensao superficial _clip_image002.jpg" height="182" src="http://www.biofisica.xpg.com.br/Capitulo%202/Tensao%20superficial%20_clip_image006.jpg" width="455" /></em></strong></div><div align="center" class="style12" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px;">Figura 3 (a) e (b): A figura (a) representa uma bolha de sabão onde a extremidade P1 apresenta uma pressão menor (volume maior ) e na extremidade P2, uma bolha a uma pressão maior (volume menor). Verificamos que quanto maior a pressão na bolha, menor será seu volume como mostrado na figura (b). Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York: John Wiley & Sons, 1978, p.139.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Embora os alvéolos não sejam exatamente a mesma coisa que bolhas de sabão, existe uma tendência dos alvéolos menores se colabarem. A atelectasia é a condição que resulta quando um número considerável de alvéolos colapsa. A razão da maioria dos alvéolos não murcharem (paredes colabadas) está relacionada unicamente às propriedades da tensão superficial do surfactante pulmonar. Quando o alvéolo está comprimido, a população de surfactante presente na sua superfície livre é relativamente alta e, por isso, a tensão superficial do líquido alveolar é baixa, diminuindo sua pressão interna. Todavia, quando o alvéolo está expandido, sua superfície interna é grande e a área da superfície livre do líquido alveolar também é grande. O líquido alveolar aumenta sua área livre trazendo moléculas de água do seu interior para a sua superfície, diminuindo a tensão superficial, e consequentemente aumentando sua pressão interna. Assim, a variação da concentração de surfactante na superfície de um alvéolo, diminui a pressão interna de um alvéolo pequeno e aumenta a pressão interna de um alvéolo grande, evitando o colapso dos alvéolos menores.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"> Assim além de evitar que as paredes dos alvéolos grudem, o que impediria a passagem de ar, o surfactante aumenta a permeabilidade das moléculas de O 2 . Portanto, se o nosso corpo não produzir quantidades necessárias de surfactante pulmonar, teremos problemas para respirar. Essa doença é conhecida por <strong>Síndrome do Desconforto Respiratório (SDR) </strong>, que afeta principalmente bebês prematuros e, pode ser fatal. O surfactante pulmonar humano possui uma composição semelhante àquela do surfactante de bois e porcos que têm sido usados com sucesso em terapias de reposição reduzindo a taxa de mortalidade de prematuros. Misturas sintéticas contendo os principais componentes do surfactante pulmonar natural têm sido desenvolvidas e testadas, constituindo também uma alternativa para a terapia de reposição em prematuros.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong>Para saber mais sobre Atelectasia, acesse o artigo:</strong></div><div align="center" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><a href="http://www.biofisica.xpg.com.br/Artigos/Atelectasias.pdf">Atelectasias em Pediatria: Mecanismos, Diagnósticos e Tratamento.</a></div><div align="justify" class="style1" style="color: red; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><br />
</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong> </strong><strong>. Sugestão de trabalho: peça aos alunos para lerem esse artigo e o apresentarem em forma de mini-seminário em sala de aula.</strong></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong><em> </em></strong><strong><em> </em></strong></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;"><strong>Textos extraídos e adaptados dos livros:</strong></div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">CAMERON, J. R. & SKOFRONICK, J. G. Medical Physics. NY: John Wiley & Sons, 1978.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER , J., Fundamentos de física. 4 ª edição, vol. 2. Rio de Janeiro: LTC, 1996.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">HEWITT, P. Conceptual physics. 8ª. Edição. Reading (MA): Addison-Wesley, 1998.</div><div align="justify" class="style11" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 18px;">OKUNO, E.; CALDAS, I. L.; CHOW, C.l. <strong>Física para ciências biológicas e biomédicas. </strong>São Paulo: HARBRA, 1986. 490 p.</div>
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