Termofisika

MAKALAH

THERMOPHYSIC

 

Tugas ini disusun untuk memenuhi mata kuliah “Ilmu Biomedik Dasar”

Disusun Oleh :

1.      Sari Bakti Utami                                             8. Nur Rahma Faizah

2.      Nadia Yulia A                                                 9. Siti Khotimah

3.      Dina Nur Afifah                                             10. Nur Atin  Rokhimah

4.      Nur Aprilia Divyarana                                    11. Susanti Rahma Dewi

5.      Diana Syafitri                                                  12. Betrisia Pety Herawati

6.      Khilyatun Nisa                                                13. Sandi Bagastian

7.      Arifatul Mahmudah

PRODI DIII KEPERAWATAN PEKALONGAN

POLTEKKES KEMENKES SEMARANG TAHUN 2015/2016

Jl. Perintis Kemerdekaan 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

            Dalam makalah ini, kami mengambil tema mengenai Termofisika. Kami memilih  tema ini karena kami rasa materi ini sangat penting untuk dipelajari. Termofisika merupakan salah satu materi dasar dalam fisika yang harus dikuasai. Di dalam makalah ini kami membahas tentang konsep dasar dari termofisika yang kami sajikan pada bagian awal dari isi makalah. Hal ini kami lakukan karena kami menilai untuk memahami suatu materi, kita harus mengetahui konsep dasar terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan pada bagian intimateri.

            Termofisika merupakan materi yang harus dipahami dengan baik karena didalamnya mencakup cukup banyak materi lainnya, termometrik dan skalatemperatur pengaturan suhu, serta perpindahan panas. Maka dari itu, kami berusaha untuk membuat materi termofisika dalam makalah ini menjadi ringkasdan mudah dipahami. Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara  alami maupun hasil rekayasa teknologi. Proses termodinamik yang berlanggsung secara alami seluruhnya disebut proses ireversibel (irreversibel process). Proses tersebut berlanggsung secara spontan pada satu arah tetapi tidak pada arah sebaliknya. Contohnya kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Proses reversibel adalah proses termodinamik yang dapat berlanggsung secara bolak-balik. Sebuah sistem yang mengalami idealisasi proses reversibel selalu mendekati keadaan kesetimbangan termodinamika antara sistem itu sendiri dan lingkungannya. Proses reversibel merupakan proses seperti-kesetimbangan (quasi equilibrium process).

B.     Rumusan Masalah

1.  Apa pengertian Thermodinamic ( Thermophysic ) ?

2.  Apa Hukum Thermodinamic ( Thermophysic ) ?

3.  Bagaimana Energi Panas dalam bidang kesehatan ?

4.  Apa yang dimaksud dengan Transfer panas ?

5.  Bagaimana Mekanisme Panas ?

6.  Apa dan Bagimana Keseimbangan Panas ?

7.  Bagaimana Mekanisme Aktifitas pengaturan suhu tubuh dengan umpan

balik ?

8.    Apa Pengertian dan Prinsip Thermografi ?

C.    Tujuan Penulisan

1.      Untuk mempelajari konsep dasar termofisika

2.      Untuk mempelajari materi-materi yang terkait dengan termofisika

3.      Memahami tentang termofisika lebih mendalam.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN TERMODINAMIKA ( THERMOPHYSIC )

Ilmu yang mempelajari hukum-hukum yang mengatur perubahan energi dari suatu bentuk ke bentuk lain, aliran dan kemampuan energi melakukan usaha.

Dua istilah yang berkaitan erat dalam termodinamika, yaitu:

1.      Sistem adalah : sesuatu yang menjadi subyek pembahasan atau fokus perhatian.

2.      Lingkungan adalah : segala sesuatu yang tidak termasuk dalam sistem atau segala  keadaan di luar sistem.

Metabolisme sebagai konversi energi

1.      Metabolisme : proses perubahan yang terjadi dalam satu organisme ( jumlah totalreaksi kimia atau fisika yang diperlukan untuk kehidupan )

2.      Kecepatan metabolisme : kecepatan dimanaenergi dalam diubah di dalam tubuh.

Dalam metabolisme terkandung Anabolisme dan Katabolisme

1.      Anabolisme: menunjukkan reaksi sintesis menjurus ke penyimpanan energi di dalam tubuh

2.      Katabolisme:menggambarkan kerusakan jaringan dan penggunaan sumber energi

B.     HUKUM TERMODINAMIKA ( THERMOPHYSIC )

Hukum Pertama Termodinamika

“Panas neto yang ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem.”

Q = ΔU + W

Keterangan :

Q         = + Panas masuk ke sistem

= - Panas keluar dari sistem

U         = energi internal sistem

W        = + usaha dilakukan oleh sistem

= - usaha dilakukan pada sistem

Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah. Dengan kata lain, tidak semua proses di alam adalah reversibel (arahnya dapat dibalik). Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak pernah mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya. Misalnya, jika sebuah kubus kecil dicelupkan ke dalam secangkir air kopi panas, kalor akan mengalir dari air kopi panas ke kubus es sampai suhu keduanya sama.

Hukum pertama termodinamika tidak dapat menjelaskan apakah suatu proses mungkin terjadi ataukah tak mungkin terjadi. Oleh karena itu, muncullah hukum kedua termodinamika yang disusun tidak lepas dari usaha untuk mencari sifat atau besaran sistem yang merupakan fungsi keadaan. Ternyata orang yang menemukannya adalah Clausius dan besaran itu disebut entropi. Hukum kedua ini dapat dirumuskan sebagai berikut: “Proses suatu sistem terisolasi yang disertai dengan penurunan entropi tidak mungkin terjadi. Dalam setiap proses yang terjadi pada sistem terisolasi, maka entropi sistem tersebut selalu naik atau tetap tidak berubah”.

Hukum kedua termodinamika memberikan batasan dasar pada efisiensi sebuah mesin atau pembangkit daya. Hukum ini juga memberikan batasan energi masukan minimum yang dibutuhkan untuk menjalankan sebuah sistem pendingin. Hukum kedua termodinamika juga dapat dinyatakan dalam konsep entropi yaitu sebuah ukuran kuantitatif derajat ketidakaturan atau keacakan sebuah sistem.

Dari hasil percobaan para ahli menyimpulkan bahwa mustahil untuk membuat sebuah mesin kalor yang mengubah panas seluruhnya menjadi kerja, yaitu mesin dengan efisiensi termal 100%. Kemustahilan ini adalah dasar dari satu pernyataan hukum kedua termodinamika sebagai berikut: “Adalah mustahil bagi sistem manapun untuk mengaalami sebuah proses di mana sistem menyerap panas dari reservoir pada suhu tunggal dan mengubah panas seluruhnya menjadi kerja mekanik, dengan sistem berakhir pada keadaan yang sama seperti keadaan awalnya”. Pernyataan ini dikenal dengan sebutan pernyataan “mesin” dari hukum kedua termodinamika.

Dasar dari hukum kedua termodinamika terletak pada perbedaaan antara sifat alami energi dalam dan energi mekanik makroskopik. Dalam benda yang bergerak, molekul memiliki gerakan acak, tetapi diatas semua itu terdapat gerakan terkoordinasi dari setiap molekul pada arah yang sesuai dengan kecepatan benda tersebut. Energi kinetik dan energi potensial yang berkaitan dengan gerakan acak menghasilkan energi dalam.

Jika hukum kedua tidak berlaku, seseorang dapat menggerakkan mobil atau pembangkit daya dengan mendinginkan udara sekitarnya. Kedua kemustahilan ini tidak melanggar hukum pertama termodinamika. Oleh karena itu, hukum kedua termodinamika bukanlah penyimpulan dari hukum pertama, tetapi berdiri sendiri sebagai hukum alam yang terpisah.

Hukum pertama mengabaikan kemungkinan penciptaan atau pemusnahan energi. Sedangkan hukum kedua termodinamika membatasi ketersediaan energi dan cara penggunaan serta pengubahannya. Panas mengalir secara spontan dari benda panas ke benda yang lebih dingin, tidak pernah sebaliknya.

Hukum II Thermodinamika

            Memenuhi Persamaan : 

η = W  x 100 %          Q1

Karena W = Q1 – Q2 , maka :

η  = Q1  -  Q2   x 100 %             Q1

C.    ENERGI PANAS DALAM BIDANG KESEHATAN

Sejarah Penggunaan Panas Dalam Bidang Kesehatan:

1.      Romans 600 thn SM memakai minyak panas untuk memijat

2.      Tuan Fause mempergunakan “ hotsbrichs” dalam pengobatan nyeri yang disebabkan oleh rheumatik

3.      Roebereiner 1816 membicarakan pemakaian sinar dalam bidang pengobatan

4.      Lengevin tahun 1917 menemukan “Piezo Elektrik Generator “ yang kemudian para klinis mempergunakan Ultrasonik dalam pengobatan

5.      Reyn thn 1913 menggunakan Sinar Ungu Ultra dalam irradiasi tubuh manusia

6.      Schliepluke thn 1927 melaporkan hasil pengobatan dengan mempergunakan “Short Wave Diathermy”

D.    TRANSFER PANAS

Menurut Hukum “ VANTT HOFF” yaitu menurunnya reaksi kimia tubuh seiring dengan menurunnya temperatur tubuh Reaksi kimia di dalam tubuh tergantung pada temperatur tubuh. Apabila dalam keadaan dingin yang ekstrim “Homeostatic Mekanism” à Hipotermia. Keadaan Hipotermia digunakan pada operasi jantung sebagai proteksi metabolisme agar dapat mencegah keadan Anoksia karena jaringan membutuhkan oksigen sangat rendah. Fungsi pengaturan suhu terutama terletak pada reaksi biokimia dari organisme itu sendiri, reaksi panas dan hasil metabolisme serta heat loss melalui lingkungan.

Energi panas yang hilang atau masuk ke dalam tubuh melalui kulit ada empat cara yaitu:

1.      KONDUKSI (Conduction)

Cara kehilangan panas krn menempel pada benda dingin Misal : stetoskop, timbangan dll

2.      KONVEKSI (Convection)

Kehilangan panas karena udara yang mengalir Misal : kipas angin, aliran AC, jendela terbuka

3.      RADIASI (Radiation)

Kehilangan panas bayi karena suhu di ruangan lebih dingin dari suhu tubuh bayi Pencegahan : suhu ruangan cukup hangat, diselimuti terutama kepala bayi (luas terbesar)

4.      EVAPORASI ( Evaporasi)

Kehilangan panas karena tubuh bayi yang basah (menguap dengan air yang menempel di tubuh bayi) Pencegahan segera keringkan bayi

E.     MEKANISME PANAS

Energi panas mula – mula akan penetrasi kedalam jaringan kulit dalam bentuk berkas cahaya (radiasi atau konduksi), kemudian akan menghilang di daerah jaringan yang lebih dalam berupa panas. Panas akan diangkut kedalam jaringan dengan cara konveksi yaitu melalui aliran tubuh.

Metode Yang Dipakai Untuk Transfer Energi Dalam Pengobatan

1.      Metode Konduksi

2.      Metode Radiasi

3.      Metode Elektromagnetis

4.      Metode Ultrasonik

F.     KESEIMBANGAN PANAS

Pengaturan temperatur tubuh manusia adalah makhluk yang memiliki sistem Homoestatis suatu sistem yang dapat mengatur dirinya sendiri proses Homoestatis aktivitasnya diatur oleh assp yaitu Hypothalamus dengan mengatur keseimbangan produksi panas dan kehilangan panas.

Hypothalamus terbagi dua yaitu:

1.      Hypothalamus Anterior: Mengatur suhu panas yakni dengan menghilangkan panas dengan pelebaran pembuluh darah permukaan kulit, pertambahan pernafasan, keringat, anoreksia

2.      Hypothalamus Posterior: Mengatur suhu dingin dengan mengatur pembentukan panas dengan menggigil, penyempitan pembuluh darah permukaan kulit, lapar

G.    MEKANISME AKTIFITAS PENGATURAN SUHU TUBUH DENGAN UMPAN BALIK

1.      Mekanisme Aktifitas Oleh Dingin:

Menggigil Kelaparan Peningkatan aktifitas otot bergaris Peningkatan sekresi Norefeneprin dan efeneprin Penyempitan Pembuluh darah kettaneus Kulit mengkerut Peningkatan Produksi Panas Penurunan Kehilangan panas

2.      Mekanisme Aktifitas Oleh Panas:

Pelebaran pembuluh darah kulit Berkeringat Peningkatan Pernafasan Nafsu makan berkurang Lesu dan lembam Peningkatan kehilangan Panas Penurunan produksi panas.

H.    PENGERTIAN TERMOGRAFI

Alat diagnostik yang menggunakan energi panas (mendekati temperatur permukaan kulit) yang memberikan gambaran termogram Suhu permukaan kulit dipengaruhi proses yang menimbulkan panas dijaringan bawah kulit antara lain: peradangan , gangguan sirkulasi darah, tumor aktif.

I.       PRINSIP KERJA TERMOGRAFI

Termografi pada prinsifnya ada dua macam yaitu : termografi dengan keseimbangan panas dan termografi dengan Fotokonduktivitas infra merah.

1.      Termografi Dengan Prinsif Keseimbangan Panas

Dibuat dari lempengan tipis Nitrat Sellulosa dan dilapisi minyak tipis pengabsorpsi panas. Permukaan kulit yang telah mencapai keseimbangan panas gambaraan (warna) tertentu pada suatu temperatur tertentu Misalnya: Permukaan kulit normal memberikan warna Hijau. Bila suhu meningkat maka terjadi perubahan warna Film Cellulosa dari warna coklat menjadi kemerah-merahan tergantung pada kenaikan temperatur kulit

2.      Termografi Dengan Prinsif Fotokonduktivitas

Prinsifnya: Mempergunakan kamera Infra Merah. Panas yang dipancarkan permukaan kulit berupa radiasi Infra merah oleh sususnan optis dijatuhkan kedetektor infra merah menjadi diskontinu oleh transduser infra merah dirubah menjadi pulsa listrik.kemudian diperkuat dengan amplifer kemudian ditampilkan gambar dilayar Cathode Ray Tube (CRT)

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Ilmu yang mempelajari hukum-hukum yang mengatur perubahan energi dari suatu bentuk ke bentuk lain, aliran dan kemampuan energi melakukan usaha. Dua istilah yang berkaitan erat dalam termodinamika, yaitu: sitem dan lingkungan. Metabolisme sebagai konversi energi terbagi menjadi dua yaitu metabolisme dan kecepatan metabolisme. Dalam metabolisme terkandung Anabolisme dan Katabolisme.

Menurunnya reaksi kimia tubuh seiring dengan menurunnya temperatur tubuh Reaksi kimia di dalam tubuh tergantung pada temperatur tubuh. Apabila dalam keadaan dingin yang ekstrim “Homeostatic Mekanism” à Hipotermia. Keadaan Hipotermia digunakan pada operasi jantung sebagai proteksi metabolisme agar dapat mencegah keadan Anoksia karena jaringan membutuhkan oksigen sangat rendah. Fungsi pengaturan suhu terutama terletak pada reaksi biokimia dari organisme itu sendiri, reaksi panas dan hasil metabolisme serta heat loss melalui lingkungan.

Temperatur tubuh manusia adalah makhluk yang memiliki sistem Homoestatis suatu sistem yang dapat mengatur dirinya sendiri proses Homoestatis aktivitasnya diatur oleh assp yaitu Hypothalamus dengan mengatur keseimbangan produksi panas dan kehilangan panas.

B.     Saran

Gunakanlah ilmu yang didapatkan untuk kehidupan bersama