pengaturan panas tubuhocw.usu.ac.id/.../mbs127_slide_pengaturan_panas_tubuh.pdf · poikiloterm-pada...

PENGATURAN PANAS TUBUH

DR. ZAIRUL ARIFIN, SpA, DAFKDR. ZAIRUL ARIFIN, SpA, DAFK

DEPARTEMEN FISIKA KEDOKTERAN

FAKULTAS KEDOKTERAN USU MEDAN

HOMEOSTASIS

HOMEOTERM- Pada manusia dan binatang “berdarah

panas”

- Panas tubuh dibawa oleh darah

- Suhu tubuh hasil keseimbangan produksi

panas dan pengeluaran panas

POIKILOTERM

- Pada binatang “berdarah dingin”

- Suhu tubuh tergantung suhu lingkungan

HYPOTHALAMUS

HYPOTHALAMUS ANTERIOR

- Mengatur suhu panas

- Menghilangkan panas dengan :

vasodilatasi kulit, RR , berkeringat, anorexiavasodilatasi kulit, RR , berkeringat, anorexia

HYPOTHALAMUS POSTERIOR

- Mengatur suhu dingin

- Aktifitas pembentukan panas , menggigil,

vasokonstriksi kulit, lapar

PEMBENTUKAN PANAS

1. Reaksi oksidasi KH, Protein, Lemak

SDA dari makanan : 60% KH, 30 % Protein, Lemak 10%

2. Reaksi biokimia eksoterm2. Reaksi biokimia eksoterm

3. Kontraksi otot-otot ���� menggigil

HUKUM van HOFF

- Metebolisme tubuh ↓ ���� suhu tubuh ↓

Kebutuhan energi berbanding terbalik dengan

kenaikkan suhu yang berasal dari :kenaikkan suhu yang berasal dari :

- metabolisme tubuh

- kerja otot

- lingkungan

- makanan hangat

- Brown fat

KEBUTUHAN TUBUH AKAN KALORI

Kebutuhan total kalori/hari :

Berat Badan Ideal (BBI) x 45 satuan kalori

BBI = (TB – 110) + (TB – 110) x 10%

KEBUTUHAN KARBOHIDRAT :

Kebutuhan kalori KH/hari :

Kebutuhan total kalori/hari / 2 Kebutuhan total kalori/hari / 2

Jumlah KH/hari dlm gram :

Kebutuhan kalori KH/hari / 4

KEBUTUHAN PROTEIN :

Kebutuhan kalori protein/hari :

Kebutuhan total kalori/hari / 4

Jumlah protein/hari dalam gram :

(Total kebutuhan kalori/hari : 4) :4 /2

KEBUTUHAN LEMAK

Kebutuhan kalori lemak/hari :

Kebutuhan total kalori/hari – (kebutuhan

kalori KH) – (kebutuhan kalori protein)kalori KH) – (kebutuhan kalori protein)

Jumlah lemak/hari dalam gram :

Kebutuhan lemak/hari : 9

SOAL: Seseorang BB 67 kg, TB 171 cm,

Berapa total kalori/hari, berapa KH,

protein, lemak yang diperlukan ?

• FISIKA TUBUH MANUSIA• Pemakaian Energi :• MASUKAN(INPUT) TUBUH MANUSIA• Energi PANAS•

• ( Makanan ) PENYIMPANAN ENERGI ( OUTPUT)• Minuman• KERJA• ( INTERNAL & EKSTERNAL )

• “ MESIN “ MANUSIA• ENERGI “ INPUT “• Energi kimia dalam makanan ���� masukan energi tubuh• Karbohidrat ���� Glukosa & monosakarida• Pencernaan Lemak �� Gliserol & asam lemak• Pencernaan Lemak ���� Gliserol & asam lemak• Protein ���� Asam Amino• “ Dibakar dengan O2 dari pernafasan• Bila suhu tubuh tidak cukup untuk membakar langsung ���� enzim

(katalisator )• “ Bahan bakar “ + O2 Katalisator air + CO2 + energi• ���� pembakaran aerobik / respirasi tergantung : - pencernaan• - absorbsi• - pemakaian

• Terutama oleh KH,beberapa oleh lemak, sedikit oleh protein < intake << (kelaparan )

“ Bahan Bakar “Tubuh

Energi Dilepaskan WO/kg Nilai kalori

Per L / O2

Digunakan

Karbohidrat 5,3 k cal / liter 17,2 4,1 k cal / g

Lemak 4,7 k cal / liter 39,4 9,3 k cal / g

Protein 4,3 k cal / liter 23,4 4,1 k cal / g

Diet 4 – 8 – 5,0 k cal / liter –

Bensin – 11,4 k cal / g

Batubara – 8,0 k cal / gBatubara – 8,0 k cal / g

Kayu – 4,5 k cal / g

1 k cal = 4184 joule

Bila O2 < untuk respirasi erobik normal, misal kerja berat ���� prosesanerobik respirasi ���� glukosa di otot ���� asam laktat + energi.

• Mengukur Pemakaian energi :

• Masukan makanan tidak dapat dipakai, karenasebagian disimpan.

• A. Pengukurang Langsung :

• ���� Kalorimeter manusia

• - Ruangan : tinggal beberapa hari,

• input / output dicatat. Panas yang

• dihasilkan diukur dari kenaikan

• suhu pada pipa berisi air disekeliling

• ruangan.

• B. Pengukurang Tidak Langsung :

• ( RESPIRATION QUOTIENT )

dihasilkanyangCOVolume

dipakaiyangOVolumeRQ

2

2=

Kerja Eksternal / mekanikalUntuk kerja eksternal seperti duduk / berdirimembutuhkan aktivitas tambahan pada ototuntuk mempertahankan posisi tubuh.

Energi & Efisiensi ����Tenaga output yang dihasilkan

Efisiensi = x 100 %

Tenaga inputTenaga input

Organ tubuh punya efisiensi berbeda : dariginjal < 1 %,

sampai otot jantung waktu bekerja : 25 – 30%.Selama kerja sedang, tubuh menghasilkantenaga dengan efisiensi ± 20 %, yang dapatdibandingkan dengan mesin buatanmanusia.

KEHILANGAN PANAS

1. 75 % melalui kulit :

- penguapan / keringat

- konduksi

- konveksi- konveksi

- radiasi

2. 20 % melalui paru-paru :

- evaporasi

3. 5 % melalui ekskreta :

- faeces & urine

SKEMA SISTEM PENGELUARAN PANASKepadatan titiknya mengisyaratkan kandungan panas dalam darah. Darah berada

dalam keadaan paling dingin setelah meninggalkan kulit

TRANSFER PANAS PADA MANUSIA

1. KONDUKSI : 3 – 5 %- Perpindahan panas dengan kontak

langsung / penghantaran- Jq: kkal/jam, ks: koef.konduksi kulit, ka:koef.konduktivitas udara, T2-T1 : bedakoef.konduktivitas udara, T2-T1 : bedasuhu udara-kulit, ∆x : jarak antaranya ���� (Hk Newton empiris)Rumus : Jq= ks x ka x (T2-T1)

ks+ka ∆x

CONTOH SOAL

SUHU UDARA 36°C, SUHU TUBUH YANG

KONTAK LANGSUNG DGN UDARA 37°C.

BERAPA BESAR ALIRAN PANAS

KONDUKSI PADA ORANG ITU BILA KONDUKSI PADA ORANG ITU BILA

JARAK ANTARANYA 0,01 cm ?

( ANGGAP ks = 1, ka = 0,7 )

KONVEKSI : 15 %

- Perpindahan panas karena aliran panas- ρρρρ udara panas < ρρρρ udara dingin- Berbanding lurus dengan perbedaan suhu

kulit dengan kecepatan udara- Rumus : Jq = KcAc( Ts – Ta )- Rumus : Jq = KcAc( Ts – Ta )- Kc=10,45 – v + 10√√√√ v kcal/m2/jamC- Kecepatan angin antara 2-20 m/dtkTa : suhu udaraTs : suhu kulit Ac : luas permukaan tubuh

CONTOH SOAL

SESEORANG BERLIBUR DI

PEGUNUNGAN, CUACA CERAH, SUHU

UDARA 30° C, KECEPATAN ANGIN

340 cm/det. LUAS PERMUKAAN TUBUH 340 cm/det. LUAS PERMUKAAN TUBUH 1,2 m2 . BERAPA BESAR ALIRAN

PANAS SECARA KONVEKSI PADA

ORANG TERSEBUT JIKA SUHU TUBUH

DIANGGAP NORMAL ?

WINDCHILL

Suhu udara berangin dirasakan lebih dingin dari suhu yang terukur

Pra kiraan cuaca di musim dingin : suhu

Aktual dan suhu windchillAktual dan suhu windchill

����Kehilangan panas melalui konveksi >

pada udara bergerak daripada udara diam

RADIASI : 60 %

- Perpindahan panas dari permukaan suatu objek ke objek lain secara pancaran tanpa kontak

- Jq = e σσσσ A r ( Tw 4 – Ts 4 )- Jq = e σσσσ A r ( Tw – Ts )

e = emisi permukaan (manusia = 1)

σσσσ=konstante Boltzman(5,67x10 -8 N/m²)

r=perbedaan permukaan radiasi efektif

Du Bois,0,78 berdiri, 0,85 bergerak

A=area, Tw=suhu dinding, Ts=suhu kulit

CONTOH SOAL

SESEORANG LAKI-LAKI ( A = 1,8 m² ),

SEHAT, BERLATIH SENAM DI SUATU

RUANGAN YANG SUHUNYA 27° C.

BERAPA BESAR ALIRAN RADIASI DARI BERAPA BESAR ALIRAN RADIASI DARI

TUBUH KE UDARA ?

RADIASI TUBUH TERGANTUNG:

1. Suhu permukaan tubuh

2. Suhu udara sekitarnya

3. Luas permukaan tubuh total & bagian yang tertutupyang tertutup

4. Keadaan permukaan tubuh serta warnanya

5. Warna dan jenis pakaiannya

6. Jumlah darah pada pembuluh darah dekat permukaan kulit

EVAPORASI : 22 %

- Peralihan panas dari cairan ���� uap

- Manusia 3,1Cal/g penguapan paru-paru

- Jq max = 13,7 - V 0,5 ( P kulit – P udara )

Pkulit = tek. vapor pada kulit (milibar)Pkulit = tek. vapor pada kulit (milibar)

Pudara = tek. vapor pada udara (milibar)

1 Atm = 1,013 bar

1 Kal(kkal)/jam = 1,162 Watt

CONTOH SOAL

KECEPATAN ANGIN 340 cm/det.

TEKANAN UAP AIR PADA KULIT ORANG

DENGAN SUHU TUBUH 37°C, 157 milibar

TEKANAN UAP AIR DI UDARA 150 TEKANAN UAP AIR DI UDARA 150 milibar

BERAPA PANAS YANG HILANG

MELALUI EVAPORASI PADA KULIT

ORANG ITU ?

KEHILANGAN PANAS LEWAT EVAPORASI

1. PERBEDAAN TEKANAN UAP AIR ANTARA KERINGAT PADA KULIT DENGAN UDARA AMBIEN

2. SUHU LINGKUNGAN RENDAH DARI 2. SUHU LINGKUNGAN RENDAH DARI NORMAL

3. ADANYA GERAKAN ANGIN

4. ADANYA KELEMBABAN

KECEPATAN EVAPORASITUBUH DITENTUKAN OLEH:

1. KELEMBABAN RELATIF UDARA

2. KECEPATAN BERGERAK UDARA / ANGINANGIN

3. LUAS PERMUKAAN TUBUH YANG TERBUKA

Normal keringat keluar 7 kkal/jam atau 7% dari pengeluaran panas tubuh walau

tak terasaUdara panas/berolahraga,keluar keringat�1 liter/jamPenguapan 1 liter(1 kg) membawa panasPenguapan 1 liter(1 kg) membawa panas580 kkalJumlah yang menguap tergantung gerakan udara dan kelembaban relatif

Pengeluaran panas melalui paru, waktu

Inspirasi udara jadi jenuh oleh air

Air tambahan waktu ekspirasi membawa

panas keluar dalam jumlah sama seperti

pada kulit

Pengeluaran panas total melalui bernafas

14% dari pengeluaran panas tubuh

PAKAIAN MENCEGAH TRANSFER PANAS

- JENIS BAHAN PAKAIAN

- TEBALNYA

- TENUNAN / RAJUTAN

- UKURAN BENANGNYA- UKURAN BENANGNYA

- WARNANYA (UNTUK RADIASI)

- WIND PROOF (UNTUK KONVEKSI)

- PAS KE TUBUH (UNTUK KONVEKSI)

- DAYA SERAP KERINGAT (EVAPORASI)

EFEK BUSANA - Clo

SUHU KULIT NORMAL���� NYAMAN : 34° C

SATUAN BUSANA – Clo :

-NILAI INSULATIF BUSANA AGAR NYAMAN :NYAMAN :

- SUHU 21° C

- KECEPATAN ANGIN 0,1 m/det.

- KELEMBABAN < 50%

1 Clo : BUSANA BIASA/RINGAN UNTUK

KERJA

2 Clo : LEBIH MAMPU BERTAHAN PADA

SUHU DINGIN

4 Clo : INSULASI BUSANA SESEORANG

DI KUTUB

6 Clo:INSULASI BULU SERIGALA KUTUB