fisika kedokteran bab panas (kalor)
Post on 26-Nov-2015
174 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
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
top related