Bab V PANAS
Bab VPANASHukum-hukum TermodinamikaPengaturan Suhu TubuhEnergi
Panas dalam Bidang Kedokteran
Termometrik
Mengukur panas dinginnya suatu zat dengan indra peraba,
merupakan penilaian yang subyektif dan tidak ilmiahUntuk mengukur
panas, kita menggunakan sifat fisis suatu benda yang berubah, jika
temperatur benda tersebut berubah (sifat termometrik)Contoh:
padatan /cairan memuai bila dipanaskan; gas jika dijaga volumenya
konstan, tekanannya akan naik bila dipanaskan; Resistansi konduktor
listrik akan berubah jika dipanaskanPerubahan sifat termometrik,
menunjukkan perubahan temperatur benda
Macam-macam termometer
Termometer zat cairContoh: termtr airraksa dan termtr
alkoholSifat termometrik : cairan memuai bila dipanaskanKelebihan
airaksa : titik beku pada -400C dan titik uap = 360 0 C Termometer
tahananRangkaian dasar (hal 101)Jika galvanometer pada rangkaian
Jembatan Wheatston (hal. 101) menunjuk angka nol, berlaku
Rx adalah termistor (berubah karena suhu)
Termometer tahanan mempunyai ketelitian 0,001 0CBanyak digunakan
untuk memonitor pernafasan, disebut Pneumograf
t= perubahan suhu
Rt= perubahan tahanan
R0 = tahanan pada suhu 00C
= tahanan jenisTermokopelDasar pembuatan
termokopelSeebeck(1821): gaya gerak listrik timbul pada hubungan
dua logam yang berbedaPeltier: gaya gerak listrik timbul karena
hubungan dua logam yang berbeda dan perbedaan temperatur antara dua
buah sambungan (Gb. 100, 101, 102. hal 101)
Penentuan Skala termometer
KeadaanSkala RheaumurSkala CelciusSkala FanrenheitUap air
mendidih80100212Suhu badan manusia100Air mulai membeku/es mulai
mencair0032Campuran garam Salmium dan es0Bagaimana dengan skala
Kelvin ?
Persamaan keadaan gasGas dalam suatu ruang akan mengisi seluruh
ruang tersebut, volume gas sama dengan volume ruangJika suhu tetap,
gas yang sudah tertentu banyaknya, tekanannya berbanding terbalik
dengan volumenya (asal tekanan tidak terlalu besar).Pernyataan
diatas dinyatakan dengan persamaan : PV= konstan (Hukum Boyle)
Jika tekanan tetap, gas yang sudah tertentu banyaknya, volume
bergantung pada suhunya: V= K (273+t) atau V= K T (Hukum
Gay-Lusac)Jika Hukum Boyle dan Gay-lusac digabung, berdasarkan
eksperimen, diperoleh hubungan Hukum Boyle Gay-Lusac
atu N = banyaknya partikel gask = konstanta Boltzman = 1,38 x
10-23 joule/KT = 273 + tJika Volume (V) tetap, tekanan (p)
merupakan bearan termometrik:
Termometer gas bervolume konstanGambar hal. 103
atau Soal1. Di dalam sebuah ruangan tertutup terdapat udara
dengan suhu 27 0 C, dan tekanannya 3 atmosfer. Apabila udara tsb
dipanasi pada volume tetap, ternyata tekanannya bertambah 1
atmosfer. Sampai berapa derajat udara tadi dipanasi ?GAS IDEALTeori
gas ideal didasarkan atas anggapan bahwaGas ideal terdiri atas
partikel-partikel (atom-atom atau molekul-molekul) dalam jumlah
yang sangat besarPartikel2 tersebut senantiasa bergerak dan arahnya
sebarangPartikel2 tersebut tersebar merata dalam ruang yang
kecilJarak antar partikel jauh lebih besar dari pada ukuran
partikel, sehingga ukuran partikel biasanya diabaikan
Tidak ada gaya antara partikel yang satu terhadap yang lain,
kecuati bila bertumbukanTumbukan antara partikel atau antara
partikel dengan dinding, terjadi secara lenting sempurna, partikel
dianggap sebagai bola kecil yang keras dan dinding dianggap licin
dan tegarHukum2 Newton tentang gerak berlaku
HUKUM TERMODINAMIKA
Tubuh dapat dianggap sebagai suatu sistem yang tertutup, dan
diluar tubuh dapat dianggap sebagai lingkungan. Maka berlakulah
hukum termodinamikaHukum pertama termodinamikaPanas netto yang
ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal
sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem
Panas masukQ positipUsaha keluarW positipU
Penjelasan : Hukum pertama termodinamika adalah rumusan
kekekalan energi. Energi panas yang diberikan pada sistem
diperhitungkan sebagai usaha yang dilakukan oleh sistem atau
sebagai kenaikan energi internal sistem atau sebagai kombinasi
tertentu dari keduanya.
Hukum kedua termodinamikaTidak mungkin membuat mesin yang
bekerja dalam suatu siklus, menerima kalor dari satu reservoir dan
mengubah kalor itu seluruhnya menjadi energiTidak mungkin membuat
mesin yang bekerja dalam suatu siklus, mengambil kalor dari
reservoir yang mempunyai suhu rendah dan memberikannya pada
reservoir yang mempunyai suhu tinggi, tanpa memerlukan usaha dari
luar
Mesin yang bekerja di antara reservoir dengan suhu T1 dan T2 (T1
> T2), efiensi maksimalnya adalah
Berlakunya hukum termodinamika 1 dan 2 dalam metabolisme-
metabolisme : perubahan energi (kimia dan fisika) dalam kehidupan
organisme
Food intake = heat loss + work output + energi storage
Kandungan kalori dalam makanan (hal 112)
PENGATURAN SUHU TUBUH
Pengaturan temperatur tubuh adalah adalah suatu pengaturan
secara kompleks dari proses fisiologis sehingga terjadi
kesetimbangan antara produksi panas dan kehilangan panas, sehingga
suhu tubuh konstanManusia, burung dan mamalia termasuk berdarah
panas : suhu tubuh tetap konstan, walaupun suhu lingkungan
berubah
Hal tersebut disebabkan oleh interaksi antara pembentukan panas
dan kehilangan panas, yang diatur oleh susunan syaraf pusat, yang
juga mengatur metabolisme, peredaran darah, respirasi (penguapan)
dan pekerjaan ototHilangnya panas tubuh, masuk ke lingkungan dengan
cara: konveksi (aliran), radiasi (pancaran) dan evaporasi
(penguapan)Pengaturan temperatur dengan umpan balikMekanisme
pengaturan suhu tubuh dengan umpan balik (hal 123)Kehilangan panas
melalui radiasi jika temperatur udara lebih rendah dari suhu
tubuh
Kehilangan panas secara konveksi jika temperatur sekeliling
lebih rendah dari suhu tubuh dan tubuh bersentuhan langsung dengan
medium sekeliling (misal air atau udara yang mengalir)Kehilangan
panas akibat evaporasi adalah melalui evaporasi kulit dan
pernafasan dari paru2Topografi temperatur badan dan kulit (hal
120)
Contoh :Laju metabolik seseorang yang mempunyai massa 50 kg naik
sampai 350 W selama lari2 kecil (jogging). Jika badannya kehilangan
panas dengan laju hanya sebesar 330 W, berapa besarkah suhu badan
akan naik dalam satu jam. Diketahui kalor jenis badan (c)= 3500
J/kg.0C
Penyelesaian:Laju netto perolehan tenaga adalah
Kenaikan suhu badan adalah
TRANSFER PANAS (ALIH PANAS)
Energi panas yang hilang atau masuk kedalam tubuh melalui kulit
ada 4 caraKonduksiKonveksiRadiasievaporasiKONDUKSI- Konduksi :
pemaparan panas dari suatu obyek yang suhunya lebih tinggi ke obyek
lain yang suhunya lebih rendah dengan cara kontak langsungK=
koefisien konduktivitas termalL= panjang batangT =
temperaturKonduksi pada kulit: hal. 125
T2T1
Penerapan dalam bidang kesehatanKantong air panasHanduk panas/
kompres panasKompres dinginElektric pads, dll KONVEKSI = aliran
Aliran panas yang terjadi antara kulit dan lingkungan secara
konveksi dinyatakan dengan persamaan
V = kecepatan angin (m/s)Ta = temperatur udaraTs = temperatur
kulitc. Radiasi = pancaran panasPanas tubuh yang melakukan radiasi
ke udara dinyatakan dengan persamaan
e = emisivitas permukaan (kulit manusia) = konstanta
Stevan-Boltzman = 5,67 x 10-5 erg/cm2 sec K4
A = luas permukaan tubuhr = perbandingan permukaan radiasi
efektif oleh Du Bois. Orang yang berdiri tegak = 0,78, orang yang
bergerak = 0,85Tw = temperatur yang lebih tinggi
(lingkungan/badan)Ts = temperatur yang lebih rendah
(lingkungan/badan)
d. EVAPORASI (= penguapan)Kehilangan panas lewat evaporasi dapat
terjadi jika Ada perbedaan tekanan-uap-air keringat pada kulit dan
tekanan-uap-air udara sekitarAda gerakan anginKehilangan panas
dengan evaporasi dinyatakan dengan persamaan
Jq = dalam watt/m2V = kecepatan angin : m/secPkulit = tekanan
uap air pada kulit (keringat)Pudara = tekanan uap air di udara
