SUHU DAN PENGUKURANNYA OLEH dr Hj Lili Irawati

SUHU DAN PENGUKURANNYA OLEH dr. Hj. Lili Irawati. M. biomed dr. Miftah Irramah

Suhu (temperature) adalah suatu besaran pokok yg menyatakan ukuran derajat panas/dinginnya suatu benda. �Pengukuran suhu tubuh: parameter penting untuk menentukan ada tidaknya kelainan fisiologis tubuh: � suhu tubuh Infeksi Demam metabolisme

Percobaan: 1. Menyiapkan tiga gelas beaker dan mengisi beaker A air dingin, B air kran dan C air hangat 2. Masukkan tangan kananmu ke dalam gelas A yang berisi air dingin dan tangan kirimu ke dalam gelas C yang berisi air hangat, lalu diamkan beberapa saat (30 sekon) 3. Secara bersamaan angkat dan masukkan tanganmu ke dalam gelas B yang berisi air kran. Kesimpulan : Dari percobaan tadi dapat kita simpulkan bahwa indra peraba (perasaan) tidak dapat menentukan ukuran panas dinginnya suatu benda dengan tepat. Indra perasa hanya dapat merasakan panas dingin suatu benda. Pengukuran dengan indra peraba hanya menghasilkan pengukuran secara kualitatif dan tidak bisa secara kuantitatif.

Definisi suhu (Temperature) Kondisi suatu sistem yg berada dlm kesetimbangan termal. Secara kualitatitf, suhu adalah ukuran seberapa panas / dinginnya suatu benda. Biasanya dinyatakan dg panas, hangat , sejuk & dingin. Dapat dirasakan karena adanya reseptor panas & dingin yg terdapat pd permukaan kulit. Reseptor panas: badan Meissner dingin: badan Krauss

�Kuantitatif: dpt diukur dan punya satuan �Alat ukur: termometer Sebagian besar dari materi mengalami perubahan sifat dg berubahnya suhu. Diantaranya : memuai mencair menguap membeku perubahan warna

�Termometer - Mrpk alat ukur suhu scr kuantitatif. - Dasar pembuatan: Kesetimbangan fase zat pd tek. udara terbuka sebesar 1 atm. Mempunyai dua titik acuan yaitu: - 1. TLN : kesetimbangan fase padat – cair - 2. TDN : kesetimbangan fase cair – uap

Konsep Pengukuran Suhu �Termometer (alat untuk mengukur suhu) harus diisi dengan zat cair yang bersifat termometrik. �Termometrik yaitu mengalami perubahan fisis pada saat dipanaskan atau didinginkan (misalnya raksa dan alkohol)

Alkohol dan raksa digunakan sebagai pengisi termometer, karena memiliki sifat termometrik

�Pembuatan skala pada termometer raksa. Ada 4 langkah utk menentukan skala sebuah termometer raksa: 1. menentukan titip tetap bawah (titik lebur es murni) 2. menentukan titik tetap atas (titik didih air murni) 3. membagi jarak antara kedua titik tetap menjadi bbrp bagian yg jaraknya sama. 4. memperluas skala di bawah titik tetap bawah dan di atas titik tetap atas

Titik tetap (fixed points)yaitu titik tetap atas diambil pada saat termometer diletakkan di dalam air sedang mendidih, dan titik tetap bawah ditentukan pada saat termometer berada di dalam es yang sedang mencair. Misal ; skala celcius diambil pada saat air mendidih pada suhu 1000 C dan es mencair pada shu 0 o. C Penentuan titik tetap atas dan bawah dilakukan pada saat tekanan 1 atmosfer.

Skala Celcius Titik Bawah = 0 o. C Titik Atas = 100 o. C Antara titik bawah dan titik atas dibagi t menjadi 100 bagian. Tiap bagian disebut 1 (satu) derajat Anders Celcius (1701 – 1744) Beliau adalah astronom Swedia yang membuat skala suhu Celcius pada tahun 1742.

Skala Kelvin Titik Bawah (tb)= 273 o. C ta Titik Atas (ta) = 373 o. C t tb Antara titik bawah dan titik atas dibagi menjadi 100 bagian. Tiap bagian disebut 1 (satu) derajat Pada suhu tertentu, partikel zat akan berhenti dari bergerak. Keadaan ini diartikan oleh Kelvin sebagai 0 derajat mutlak atau 0 K. Yang lebih kita kenal sebagai suhu nol mutlak. Lord Kelvin Pada tahun 1960 penemuannya tentang termometer ditetapkan sebagai satuan Sistem Internasional (SI)

Skala Fahrenheit Titik Bawah(tb) = 32 o. C ta t tb Titik Atas(ta) = 212 o. C Antara titik bawah dan titik atas dibagi menjadi 180 bagian. Tiap bagian disebut 1 (satu) derajat. Skala Fahrenheit merupakan skala yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari di negara misal Amerika Serikat, Kanada, dan Inggris. Daniel Gabriel Fahrenheit

Skala Reamur Titik Bawah = 0 o. C Titik Atas = 80 o. C Antara titik bawah dan titik atas dibagi menjadi 80 bagian. Tiap bagian disebut 1 (satu) derajat. Reamur

Jenis Termometer berdasarkan skala

�Konversi dari termometer ke termometer lain Rumus Konversi Skala = C : R : (F – 32) : (K – 273) = 5 : 4 : 9 : 5 1. t °C = T °K – 273 atau T °K = t °C + 273 2. t °C = 5/4 °R atau t °R = 4/5 t °C 3. t °C = 5/9 (t°F – 32) atau t °F = 9/5 t °C + 32 4. t °R = 4/5 (T °K – 273) atau T °K = 5/4 t °R + 273

Ubahlah nilai skala suhu berikut sesuai dg skala yg diminta a. 40°C . . . . °F. . . °K . . . °R b. 60°R . . . . °C. . . °F . . . °K c. 50°F . . . . °R. . . °C . . . °K d. 300°K . . . . °R. . . °C . . . °F

PRINSIP DASAR PEMBUATAN TERMOMETER: 1. Sifat memuainya benda bila suhu ↑, menyusut bila suhu↓: Termometer air raksa dan Alkohol 2. Sifat tahanan listrik berdasarkan perubahan suhu: Resistance termometer 3. Sifat terbentuknya potensial listrik pd perubahan suhu: Termokoupel 4. Sifat yg suhunya ↑ akan memancarkan radiasi gel. elektromagnet: Pyrometer (teletermometer)

� Termometer raksa dan termometer alkohol mempunyai kelebihan masing-masing. Keunggulan termometer raksa dibandingkan alkohol: (1) raksa mudah dilihat karena mengkilat, (2) jangkauan raksa cukup lebar (-40°C – 350 s/d 375°C)/titik didihnya↑. (3) raksa penghantar panas yang baik (4) pemuaiannya teratur (5) tidak membasahi dinding

Keuntungan dan kerugian raksa sebagai pengisi termometer Keuntungan 1. Pemuaian yang merata (linier terhadap perubahan suhu. 2. Raksa peka terhadap perubahan suhu 3. Raksa tidak membasahi dinding kaca 4. Titik bekunya cukup rendah (40 OC) dan titik didihnya tinggi (375 o. C) 5. Warna mengkilap Kerugian 1. Harganya mahal 2. Tidak dapat mengukur suhu yang sangat rendah (di bawah -40 o. C) 3. Bersifat racun, sehingga berbahaya jika termometer pecah dan mengenai kulit.

Keunggulan termometer alkohol dibandingkan raksa: (1) alkohol lebih peka, (2) alkohol dpt mengukur suhu yg sgt dingin, misalnya suhu di kutub, sebab titik beku alkohol sgt ↓, yaitu -112 s/d -115°C. (3) harganya murah (4) pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah diamati

Keuntungan dan kerugian alkohol sebagai pengisi termometer Keuntungan Kerugian 1. Peka terhadap perubahan suhu (kurang peka jika dibandingkan raksa) 1. Membasahi dinding kaca sehingga mengganggu ketelitian pengukuran 2. Titik beku yang cukup rendah (115 o. C) sehingga mampu mengukur suhu yang relatif rendah 2. Titik didihnya rendah (78 o. C) sehingga tidak dapat mengukur suhu yang lebih tinggi 3. Harganya lebih murah dari raksa 3. Bersifat bening sehingga harus diberi warna agar penunjukan skala terlihat

Termometer Laboratorium �Menggunakan cairan raksa/alkohol. �Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkohol akan memuai → skala ber +. �Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler). �Agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yg konduktor.

Termometer Klinis �Utk mendiagnosa penyakit dan biasanya diisi dengan raksa/ alkohol. �Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yg berfungsi utk menjaga supaya suhu yg ditunjukkan setelah pengukuran tdk berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. �Skala pada termometer ini antara 35°C -42°C/ 95°F 110°F. �Kepekaan 0, 1 dan 0, 01

�Termometer Batang - Tdk punya lekukan yg sempit diatas wadahnya Diisi dg air raksa dan alkohol Harus dibaca scr langsung Kepekaan 1 °C

�Suhu tubuh Normal 36°C – 37°C atau 97°F - 99°F �Kalau kita mengatakan suhu tubuh, sebenarnya adalah suhu permukaan tubuh. �Suhu permukaan tubuh dpt diukur pd: - rectum (anus) - oral (mulut) - axilla (ketiak) § Suhu yg diukur mll rectum 1°F (0, 6°C) lebih ↑ dari oral § Suhu yg diukur mll oral 1°F (0, 6°C) lebih ↑ dari axilla

Q = (-) Sistem memberikan panas pada lingk Q = (+) Sistem menerima panas dari lingk. W = (-) Sistem melakukan kerja pada lingk. W = (+) Sistem menerima kerja dari lingk. Bila proses tidak ada panas yang diambil atau dikeluarkan sistem , proses ini disebut adiabatic.

∆E = - W Expansi (Energi dalam ber (-) ∆E = + W Kompressi ( Energi dalam ber (+) Bila Proses tidak mengalami perubahan Volume ( V = 0) Berarti tidak ada kerja yang dilakukan ( W = 0) Isochorics E = Q § Perubahan energi dlm akan menyebabkan perubahan suhu & tekanan → ledakan pd motor mesin �Pada proses isokhorik semua panas yg ditimbulkan digunakan utk perubahan energi Dakhil Proses yang terjadi pada Tekanan tetap Isobar.

�APLIKASI HK I TERMODINAMIKA - Gerak sel, gerak dr organ tubuh - Sel yg hidup akan dirasakan panas - Jantung yg memompa darah, paru-paru yg mengembang dan menguncup utk melaksanakan pernafasan, otak yg digunakan utk berfikir. - Makin m ↑usaha makin banyak panas yg dihasilkan, mkn banyak energi yg diperlukan

SOAL �Sejumlah kalor = 2500 J di tambahkan ke sistem, dan dilakukan kerja 1800 J pd sistem. Berapa perubahan energi dalam sistem? �Berapa besar perubahan energi dalam jika 2500 J kalor ditambahkan pd sistem dan kerja 1800 J di lakukan oleh sistem?

Pembahasan soal : a. Diket : Q=2500 J (kalor di tambahkan ke sistem) �W= -1800 J ( sistem melakukan kerja pd lingk) �Jadi: ΔU= 2500 J – (-1800 J) = 2500 J+1800 J=4300 J b. Diket : Q = +2500 J ( kalor ditambahkan ke sistem) W= +1800 J ( krj dilakukan oleh sistem) Jadi: ΔU=2500 J- 1800 J= 700 J (krn kerja tsb merupakan keluaran)

�ENERGI, KERJA DAN TENAGA TUBUH Semua aktifitas tubuh spt berfikir, bergerak membutuhkan energi. Pd keadaan istirahat (basal) energi tubuh digunakan sekitar: - 25% oleh otot rangka dan jantung - 19% utk kerja otak - 10% utk kerja ginjal - 27% utk kerja hati dan limpa 5% energi makanan yg dieksresi mll feces dan urine Kelebihan energi di simpan sbg cadangan berupa lemak

Hubungan Energi Tubuh, kerja dg termodinamika = + Persamaan ini sesuai dg hk I Termodinamika, Makanan dan minuman yg dieksresi mll feces dan urine tdk diperhitungkan Scr kontinu perubahan energi yg tjd bl bekerja/tdk ∆E = ∆ Q + ∆ W

Dimana; ∆E = perubahan cadangan energi tubuh ∆Q = panas yg diperoleh tubuh ∆W= kerja yg dilakukan tubuh pd waktu tt § Bila tubuh tdk melakukan kerja (∆W=0) dan pd suhu konstan, → panas dilepaskan pd kelilingnya (∆Q= - ) → ∆E= - (p↓ cadangan energi) Ex. Pada saat orang berpuasa.

Perubahan energi pada tubuh Manusia makan bekerja berkeringat panas Kimia (makanan) Mekanik (aktivitas Tubuh) Panas (kalori)

- Tidak semua energi makanan digunakan tubuh - Bahan yg tidak sempurna di metabolisme dikeluarkan dalam bentuk feses, urin, flatus, dan keringat. - Bila tubuh dalam keadaan istirahat, suhu tubuh konstan, energi disimpan dalam bentuk cadangan energi (deposit lemak) - Jika tubuh kekurangan pasokan (input) energi atau makanan maka kebutuhan energi diperoleh dari cadangan energi.

PERTUKARAN ENERGI DLM TUBUH q. Satuan energi dan tenaga = Kkal utk energi makanan & Kkal/mnt utk perbandingan produksi panas q. Nilai energi makanan utk 1 hr 2500 Kalori/hr atau kebiasaan 2500 Kkal/hr q. Satuan kebutuhan energi utk tubuh = met

� 1 met : 50 Kkal/m 2 luas permukaan tubuh per jam. Seorang yg mempunyai luas tubuh 1, 85 m 2 (wanita ± 1, 4 m 2), berapa kebutuhan energi tubuhnya?

�Dlm keadaan istirahat sempurna seseorang mengeluarkan energi 92 Kkal/jam atau 107 W atau kira 2 1 met. �Energi yg ter↓ yg digunakan → BMR (Basal Metabolic Rate ) yaitu energi yg digunakan utk melaksanakan fungsi tubuh yg min dlm istirahat, spt bernafas dan kerja jantung. § Harga BMR pd org normal dipengaruhi oleh - umur - jenis kelamin - tinggi dan berat badan § BMR tu tgt pd fungsi thyroid

�Energi yg digunakan utk metabolisme basal tu. dikeluarkan mll kulit → nilai BMR tgt luas permukaan dan berat tubuh �Metabolisme rate tgt pd p ↑ suhu tubuh, krn rx kimia tgt pd suhu tubuh �Bila suhu berubah → rx kimia akan lebih cepat �Bila suhu berubah 1°C tjd perubahan metabolik 10% �Cont; seorg pasien suhu tubuhnya 40 °C, kec. metabolisme 30% lbh > dr N

�Sebaliknya bila suhu tubuh 3 °C lbh ↓ dr N, → kec. metabolisme (penggunaan oksigen) m↓ 30% Keadaan ini terlihat pd: - binatang yg tidur nyenyak pd suhu dingin - mengapa pasien yg sedang operasi jantung suhu tubuhnya ↓ § Utk memelihara BB konstan, ssorg hrs melengkapi makanannya utk metabolisme basal dan utk aktifitas tubuh. § Jk terlalu sdkt → kehilangan BB § Makanan yg berlebihan → BB b ‘+ § BB akan ↓ dg diet & latihan gerak badan teratur

HARGA KALORI PD BERBAGAI BHN MAKANAN & BHN BAKAR MAKANAN/ BAHAN BAKAR Energi yg dilepaskan per liter O 2 terpakai (Kkal/liter) Kalori yg dihasilkan (Kkal/gr) Karbohidrat Protein Lemak Diet khusus 5, 3 4, 7 4, 8 – 5, 0 4, 1 9, 3 - Makanan menghasilkan energi melalui serangkaian proses metabolisme.