Suhu dan Kalor Materi Kebidanan

SUHU DAN KALOR

1. SUHU

Termometri

Termometer

Skala Termometer

Pengaturan Suhu Tubuh

1.      Termometri

Termometri mempelajari tentang suhu dan pengukuran suhu.

Suhu didefinisikan sebagai ukuran atau tingkat panas dinginnya suatu benda. Secaramikroskopis, suhu adalah ukuran energi kinetik partikel-partikel zat.

Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, benda yang dingin memiliki suhu yang rendah.

       2.  Termometer

 Suhu tidak dapat diukur secara tepat dengan meggunakan indera saja.

Beberapa sifat benda dapat berubah jika ada perubahan suhu. Sifat-sifat benda yang berubah jika ada perubahan suhu, disebut sifat termometrik. Contoh sifat termometrik antara lain: panjang logam, volume zat cair, hambatan listrik suatu kawat, tegangan listrik, sifat magnetik bahan, volume dan tekanan gas, serta warna filamen lampu pijar.

          Berdasarkan sifat-sifat termometrik itu, dibuat alat pengukur suhu, yang disebut termometer.

    Pembuatan skala termometer memerlukan dua titik acuan. Titik acuan pertama yang disebut sebagai titik tetap bawah umumnya dipakai titik beku air. Titik acuan kedua yang disebut sebagai titik tetap atas biasanya dipakai titik didih air.

2.      Skala termometer.

   Sering digunakan 4 skala termometer  yaitu

    Celsius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin.

          

           100                 80                 212                 373

             0                            0                     32                    273

                       C                      R                      F                             K

Konversi skala thermometer

	C	F	K	R
C		C = 5/9 (F-32)	C = K- 273	C = 5/4 R
F	F = 9/5 C + 32		F = 9/5(K-273) +32	F=9/4 R + 32
K	K = C + 273	K=5/9 (F-32) + 273		K=5/4 R + 273
R	R = 4/5 C	R = 4/9 (F-32)	R = 4/5 (K-273)

3.      Pengaturan Suhu Tubuh

Kesetimbangan Panas.

       Pengaturan suhu atau regulasi termal ialah suatu proses pengaturan secara kompleks dari suatu proses fisiologis di mana terjadi kesetimbangan termal antara panas yang dihasilkan (heat production) dan panas yang hilang (heat loss),sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan konstan.

    Burung atau mammalia secara fisiologis digolongkan sebagai worm blooded (berdarah panas) atau homotermal. Organisme homotermal dapat dikatakan memiliki suhu tubuh yang tetap walaupun suhu lingkungan berubah. Hal ini dapat terjadi, karena ada interaksi berantai antara proses produksi panas dan proses kehilangan panas. Interaksi berantai ini diatur oleh susunan syaraf pusat melalui pengaturan metabolisme, sirkulasi darah, perspirasi (penguapan) dan aktivitas otot-otot skeletal.

B.     KALOR

C.     Kalor

D.    Kalor Jenis .

E.     Asas Black

F.      Perubahan Wujud

G.    Pemuaian

H.    Perpindahan Kalor

I.       Homeostatis temperatur

J.       Hipotalamus

K.    Kontrol temperatur tubuh abnormal

L.     Efek Panas

M.   Penggunaan Energi Panas dalam Pengobatan

N.    Energi Dingin dalam Kedokteran.

1.      Kalor

Kalor atau panas adalah suatu bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Sebagai salah satu bentuk energi, kalor dapat dihasilkan dari bentuk energi yang lain, atau sebaliknya kalor dapat menghasilkan bentuk energi yang lain.

•      Contoh :

Ø   Seterika listrik mengubah energi listrik menjadi kalor.

Ø   Kompor minyak mengubah energi kimia menjadi kalor

Ø   Pada tumbukan energi kinetik menjadi kalor.

Ø   Mesin uap mengubah energi kalor menjadi energi kinetik.

•      Sebagai energi satuan kalor dalam SI adalah joule (J). Satuan non SI yang biasa digunakan adalah kalori.

•      1 kalori = 4,184 joule.

  

2.      Kalor Jenis

Kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda,

a.        berbanding lurus dengan massa benda (m).

b.       berbanding lurus dengan perubahan suhu (Δt)

c.        tergantung pada jenis benda, yang dinyatakan dengan kalor jenis (c)

Secara matematis ditulis : Q = m c Δt

c = Q/ m Δt. Satuan c = J/kg ⁰C atau

   kalori/gram ⁰C

3.      Asas Black

Jika dua benda yang berbeda suhunya disentuhkan, maka benda yang suhunya lebih tinggi akan melepaskan kalor ke benda yang suhunya lebih rendah, dan benda yang suhunya lebih rendah menerima kalor dari benda yang suhunya lebih tinggi .

Pada suatu saat suhu kedua benda menjadi sama. Dikatakan kedua benda berada dalam kesetimbangan termal.

•      Karena kalor adalah energi, maka berlaku Hukum Kekekalan Energi, yang dikenal sebagai Asas Black :

   Kalor yang dilepas = Kalor yang diterima

•      Latihan Soal.

1.      10 kg air dengan suhu 20 ⁰C dicampur dengan 2 kg air bersuhu 80 ⁰C. Setelah terjadi kesetimbangan termal, suhu campuran air itu menjadi tetap. Jika diketahui kalor jenis air = 1 kal/gram ⁰C berapa suhu akhir campuran air itu ?

4.      Perubahan Wujud

Padat ke Cair = melebur = mencair (memerlukan kalor).

Padat ke Gas = menyublim = melenyap (memerlukan kalor).

Cair ke Gas = menguap (memerlukan kalor).

Cair ke Padat = membeku (melepas kalor)

Gas ke Cair = mengembun (melepas kalor).

Gas ke Padat = menyublim (melepas kalor)

•      Kalor laten : kalor yang diperlukan untuk perubahan wujud benda. Disebut kalor laten (tidak kelihatan), karena kalor ini tidak menyebabkan kenaikan suhu. Selama proses perubahan wujud suhu benda tetap.

•      Kalor laten dapat berupa kalor lebur, kalor beku, kalor uap, kalor embun, kalor sublim.

•      Contoh kalor lebur es = 80 kalori/gram. Artinya untuk mencairkan 1 gram es pada titik leburnya, dperlukan kalor sebesar 80 kalori.

5.      Pemuaian

•      Proses pemuaian.

Jika suhu benda naik, energi kinetik partikel zat naik, getaran partikel lebih kuat dan hasilnya adalah jarak antara partikel bertambah.

Secara keseluruhan panjang, luas, volume benda bertambah. Gejala ini disebut pemuaian.

•      Pemuaian panjang.

    Koefisien muai panjang (α) adalah angka pertambahan panjang untuk setiap meter panjang benda dan setiap ^oC kenaikan suhu benda.

    Contoh: koefisien muai panjang besi adalah

    0,000012 / ^oC artinya tiap 1 meter besi jika dipanaskan 1 ^oC, maka akan bertambah panjang sebesar 0,000012 m.

•      Pertambahan panjang (ΔL) suatu zat tergantung pada:

    a. Panjang mula-mula (L₀)

    b. Jenis zat (α)

    c. Kenaikan suhu (ΔT)

    Secara matematis ditulis: ΔL = L₀ α ΔT

    Rumus pemuaian panjang

    L_t   = L₀  + ΔL

         = L₀  + L₀ α ΔT

     L_t = L₀ (1 + α ΔT)

•      Pemuaian luas

    Rumus pemuaian luas

    A_t = A₀ (1 + β ΔT)

    β = 2 α

•      Pemuaian volume

    Rumus pemuaian volume

    V_t = V₀ (1 + ϒ ΔT)

    ϒ = 3 α

•      Contoh-contoh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari.

6.      Perpindahan Kalor

Kalor dapat berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Ada 3 cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

Konduksi adalah perpindahan kalor yang tidak diikuti oleh perpindahan zat pengantar atau partikel bendanya.

   Contoh : Logam dipanaskan salah satu ujungnya, ujung yang lain menjadi panas juga, walaupun tidak ada atom logam yang berpindah.

•      Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai perpindahan partikel-partikel zat.

    Contoh : konveksi yang terjadi pada pemanasan air dalam bejana, pada sistem ventlasi rumah, angin laut dan angin darat.

•      Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Radiasi tidak memerlukan zat perantara.

   Contoh : radiasi sinar matahari, dari matahari ke bumi.

7.      Homeostatis Temperatur

Homeostatis temperatur adalah pengaturan kesetimbangan panas tubuh.

Panas tubuh dihasilkan oleh metabolisme sel, yang mengubah energi kimia dari makanan ke energi lain seperti panas.

Jika tubuh tidak melepas panas, maka suhu tubuh akan meningkat 1⁰C tiap jam.

Oleh karena itu tubuh harus melepaskan panas pada kecepatan tertentu agar tidak terjadi penumpukan panas.  

8.      Hipotalamus

Hipotalamus berfungsi sebagai termostat tubuh yang memonitor temperatur darah yang dipompa ke otak. Informasi lain berasal dari reseptor temperatur pada kulit.

Cara meningkatkan temperatur tubuh:

a.        stimulasi metabolisme, meningkatkan produksi panas.

b.       vasokonstriksi, penyempitan pembuluh darah pada kulit untuk mengurangi pelepasan panas

c.        menggigil, kontraksi otot rangka untuk memproduksi panas

•         Cara pelepasan panas tubuh

Ø   konveksi (kadang juga radiasi dan konduksi), dari permukaan kulit yang terbuka.

Ø   vasodilatasi (pelebaran) pembuluh darah pada kulit

Ø   penguapan keringat dari kulit.

Ø   penghembusan udara panas dari paru-paru.

Ø   pembuangan panas melalui feses dan urin.

•      Demam

   Demam atau pireksia terjadi akibat penetapan ulang (resetting) termostat hipotalamus ke temperatur yang lebih tinggi.

9.      Kontrol temperatur
tubuh abnormal

Terdapat berbagai keadaan di mana mekanisme regulasi temperatur tidak lagi efektif, misalnya:

•       Malfungsi hipotalamus trauma serebral- cedera kepala, pembedahan otak, cedera serebrovaskular (misalnya stroke).

•       Efek zat-zat toksik

•       Dehidrasi dengan hilangnya fungsi keringat

•       Paparan temperatur ekstrim jangka panjang

  Hipotermia.

•      Hipotermia adalah keadaan suhu tubuh yang kelewat dingin

•      Penyebabnya, cedera pada lingkungan dingin, tenggelam di air dingin, paparan suhu dingin jangka panjang.

•      Hipotermia dapat juga diinduksi dengan sengaja, dengan menurunkan temperatur inti tubuh antara 30 – 32 ⁰C, sebelum operasi jantung atau bedah saraf.

•      Bayi dan orang lanjut usia rentan terhadap 

   hipotermia.

Hipertemia

•      Hipertermia adalah keadaan di mana pengambilan panas tubuh tidak seimbang dengan pelepasan panas ke lingkungan.

•      Penyebabnya, paparan panas berlebihan, dapat juga terjadi pada pasien yang terpapar obat anestesi.

•      Terapi hipertermia adalah pendinginan segera.

10.  Efek Panas.

•      Efek panas dibedakan atas 3 jenis yaitu efek fisika, efek kimiawi dan efek biologis.

•      Efek Fisika :

Ø   pemuaian benda jika suhunya naik.

Ø   perubahan wujud benda.

•      Efek Kimiawi :

Ø   peningkatan kecepatan reaksi jika suhu naik

Ø   peningkatan permeabilitas membran sel jika suhu naik, sehingga terjadi peningkatan metabolisme.

•      Efek Biologis merupakan akibat dari adanya efek fisika dan kimiawi.

Ø   peningkatan sel darah putih

Ø   reaksi peradangan

Ø   dilatasi (pelebaran) pembuluh darah

Ø   peningkatan tekanan O₂ dan CO₂ dalam darah.

Ø   peningkatan tekanan kapiler

Ø   penurunan pH darah.

11.  Penggunaan Energi Kalor
dalam Pengobatan

     Ada 4 metode penggunaan energi kalor dalam pengobatan.

a.       Metode konduksi

Ø  kantong air panas

Ø  handuk panas

Ø  Turkish baths (mandi uap)

Ø  Mud packs (lumpur panas)

Ø  wax bath (mandi parafin)

Ø  electric pads

b.      Metode Radiasi

Ø  electric fire

Ø  infra merah

c.       Metode elektromagnetis

Ø  diatermi gelombang pendek

Ø  diatermi gelombang mikro

d.      Metode gelombang ultrasonik

12.  Penggunaan Energi Dingin
dalam Kedokteran

1.      Penyimpanan darah (Bank darah)

2.      penyimpanan sperma (Bank sperma)

3.      penyimpanan sumsum tulang

4.      penyimpanan jaringan tubuh lainnya

5.      penyimpanan obat-obatan

6.      Pengobatan edema yang yang diakibatkan oleh trauma akut dan sakit kepala.

7.      Pengobatan nyeri dan bengkak lokal

8.      Operasi (perusakan) jaringan kanker