Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/49384
Type: Dissertação
Title: Predição da geração entrópica e avaliação do impacto do estilo de vida e das condições ambientais na longevidade humana
Authors: Inara Magno Nogueira
First Advisor: Andréa Oliveira Souza da Costa
First Co-advisor: Esly Ferreira da Costa Junior
First Referee: Luiz Machado
Second Referee: Rudolf Huebner
Abstract: As leis da termodinâmica podem ser empregadas na análise de sistemas biológicos. Estudos na literatura aplicam as propriedades termodinâmicas para descrever a expectativa de vida do corpo humano em função do nível de atividade física e dos hábitos de cada indivíduo, especialmente considerando a 2ª lei da termodinâmica. A análise de tais estudos indica que pode haver uma contradição teórica criada entre o limite de geração de entropia e a expectativa de vida para o ser humano. Segundo a literatura, a atividade física diminui a longevidade, pois eleva a taxa de geração de entropia, ou seja, incita a desordem do sistema, levando a uma falha precoce. Isso se opõe às recomendações médicas de manutenção do bom hábito da prática de exercícios, visando a qualidade e aumento da expectativa de vida. O objetivo principal deste estudo consiste em propor uma relação matemática simplificada entre a longevidade e a geração entrópica do corpo humano, quando esse é submetido à prática de atividade física, diferentes hábitos alimentares e variadas condições externas. Após uma busca por modelos apresentados na literatura, foi realizada a verificação e a comparação dos resultados previamente publicados, assim como um levantamento das variáveis mais utilizadas. Com isso, elaborou-se um novo modelo o mais abrangente possível. Esse novo modelo foi validado comparando-se diferentes condições e indivíduos. Foi considerada uma expectativa de vida de 70,21 anos para um homem base sedentário, resultando em uma geração entrópica acumulada de 11.327 kJ/kg.K. E assim, considerando um limite fixo de geração de entropia, conforme sugerido pelos autores anteriores, encontrou-se uma expectativa de vida de 56,29 anos para quando fisicamente ativo e 47,04 anos para um atleta. Além disso, percebeu-se que locais frios e maior ingestão de gordura seriam positivos para a expectativa de vida. Esses resultados indicaram a necessidade de avaliações e considerações adicionais para tornar a modelagem mais adequada à realidade. A partir de dados que relacionassem a variação de expectativa gerada com a prática de atividade física, foi possível perceber que deveria haver, na verdade, um aumento do limite da geração entrópica para aqueles que se exercitassem habitualmente. Avaliações mostraram que se pode ter até, aproximadamente, 40% de aumento da geração entrópica acumulada para que seja real a relação da prática à longevidade. Após todas as análises e de forma a manter a verossimilhança do modelo, sugere-se que o princípio do limite acumulado de geração de entropia seja flexibilizado em função do estilo de vida e do tipo de exercício realizado, em oposição ao que é argumentado pela literatura. Desta forma, cada indivíduo teria seu limite entrópico definido pelas características e hábitos tomados ao longo da vida.
Abstract: The laws of thermodynamics can be applied to the analysis of biological systems. Studies in the literature apply the properties of thermodynamics to describe the life expectancy of the human body as a function of the level of physical activity and habits of each individual, especially considering the second law of thermodynamics. The analysis of these studies shows that there may be a theoretical contradiction created between entropy generation and lifespan in the human body. According to the literature, physical activity decreases longevity, since it elevates cumulative entropy generation, that is, it incites disorder in the system, bringing about early failure. This opposes medical recommendations of maintaining the good habit of exercising, seeking quality of life and increase in lifespan. The main objective of this paper is to propose a simplified mathematical model between longevity and entropy generation in the human body, when exposed to physical activity, different food habits and variable environmental conditions. After a search for models presented in the literature, a verification and comparison of the results previously published was done, as was a survey of the main variables used. Thereby, a new model as comprehensive as possible was constructed. This new model was validated comparing different conditions and individuals. A life expectancy of 70.21 years for a sedentary male has been considered, resulting in an accumulative entropy generation of 11,327 kJ/kg.K. Thus, considering a fixed limit of entropy generation, as suggested by previous authors, life expectancies of 56.29 years for an active person and 47.04 years for an athlete were found. Furthermore, it was found that cold places and a greater ingestion of fat would positively affect life expectancy. These obtained results show a need for additional assessments and considerations to make the modeling more accurate. Based on data relating the variation in expectations generated with the practice of physical activity, it is possible to see that there should actually be an increase in the limit of entropy generation for those who exercise regularly. Evaluations have shown that there may actually be an increase of up to approximately 40% in accumulated entropy generation for the relationship between this practice and longevity. After all the analyses and in order to maintain the likelihood of the model, it is suggested that the principle of cumulative limit of entropy generation should be relaxed in function of lifestyle and type of exercise performed during life, differently from what is argued in the literature. In this way, each individual would have his or her entropic limit defined by characteristics and habits taken throughout life.
Subject: Engenharia mecânica
Bioengenharia
Termodinâmica
Entropia
Expectativa de vida
Exercícios físicos
Longevidade
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/49384
Issue Date: 5-Nov-2021
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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