TERMODINAMIKA TERMODINAMIKA Termodinamika bahasa Yunani thermos panas and

TERMODINAMIKA

TERMODINAMIKA • Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = ‘panas’ and dynamic = ‘perubahan’ • Thermal = berkenan dengan panas • Dinamika = berkenan dengan pergerakan • Jadi, termodinamika adalah ilmu mengenai fenomena-fenomena tentang energi yang berubah-ubah karena pengaliran panas dan usaha yang dilakukan. • Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. faal_metabolisme/ikun/2006 2

Geothermal Heat flows outward from Earth's interior. The crust insulates us from Earth's interior heat. The mantle is semi-molten, the outer core is liquid and the inner core is solid.

Geothermal The deeper you go, the hotter it gets (in Celsius and kilometers).

Geothermal Earth's crust is broken into huge plates that move apart or push together at about the rate our fingernails grow. Convection of semi -molten rock in the upper mantle helps drive plate tectonics.

Geothermal Many areas have accessible geothermal resources, especially countries along the circum-Pacific "Ring of Fire, " spreading centers, continental rift zones and other hot spots.

Geothermal New crust forms along mid-ocean spreading centers and continental rift zones. When plates meet, one can slide beneath another. Plumes of magma rise from the edges of sinking plates.

Geothermal Thinned or fractured crust allows magma to rise to the surface as lava. Most magma doesn't reach the surface but heats large regions of underground rock.

Geothermal Rainwater can seep down faults and fractured rocks for miles. After being heated, it can return to the surface as steam or hot water.

Geothermal When hot water and steam reach the surface, they can form fumaroles, hot springs, mud pots and other interesting phenomena.

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu: • Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika • Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang termal dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang termal satu dengan lainnya. faal_metabolisme/ikun/2006 C C 11

• Hukum Pertama Termodinamika • Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. faal_metabolisme/ikun/2006 12

• Hukum kedua Termodinamika • Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. faal_metabolisme/ikun/2006 13

• Hukum ketiga Termodinamika • Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol. faal_metabolisme/ikun/2006 14

PROSES TERMODINAMIKA#1 1. Proses isobarik yaitu proses termodinamika pada tekanan tetap Cutnell, J. D. & Johnson, K. W. (2001), Physics. 5/9

PROSES TERMODINAMIKA#2 2. Proses iskhorik yaitu proses termodinamika pada volume tetap Cutnell, J. D. & Johnson, K. W. (2001), Physics. 6/9

PROSES TERMODINAMIKA#3 3. Proses isotermik yaitu proses termodinamika pada temperatur tetap Cutnell, J. D. & Johnson, K. W. (2001), Physics. 7/9

PROSES TERMODINAMIKA#4 4. Proses adiabatik yaitu proses termodinamika tanpa pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan Cutnell, J. D. & Johnson, K. W. (2001), Physics. 8/9

KALOR • “ Energi yang mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin sampai suhu keduanya sama dan keseimbangan termal tercapai “ Kalor Bentuk energi Yang berhubungan dengan faal_metabolisme/ikun/2006 Gerakan atom, molekul & partikel lain yang menyusun sebuah materi 19

• Jika dua buah zat atau lebih dicampur menjadi satu maka zat yang suhunya tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima kalor, sampai tercapai kesetimbangan termal. • Menurut asas Black • Kalor yang dilepas = kalor yang diterima faal_metabolisme/ikun/2006 20

TA > T B TA TB Benda A melepskan kalor & Benda B menyerap kalor Qlepas = Qterima Suhu akhir (T) kedua benda sama T faal_metabolisme/ikun/2006 21

• Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. • Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan naik/turun atau wujud benda berubah. • 1 kalori adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1°C. • 1 kalori = 4, 18 joule 1 joule = 0, 24 kalori faal_metabolisme/ikun/2006 22

• Kapasitas kalor (H) • adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk menaikkan suhunya 1°C (satuan kalori/°C). • Q = Kalor ( Joule ) • T = Perubahan suhu (o C atau K ) • C = kapasitas kalor ( Joule/ o C atau Joule/ K) faal_metabolisme/ikun/2006 23

• Kalor jenis (c) • adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1 kg zat sebesar 1°C (satuan kalori/gram. °C atau kkal/kg °C). • c = kalor jenis ( Jolue/ Kgo C atau Jolue/ Kg. K) • m = massa ( Kg ) faal_metabolisme/ikun/2006 24

• Kalor jenis suatu benda tidak tergantung dari massa benda, tetapi tergantung pada sifat dan jenis benda tersebut. • Jika kalor jenis suatu benda adalah kecil maka kenaikan suhu benda tersebut akan cepat bila dipanaskan. faal_metabolisme/ikun/2006 25

Contoh: • Es (kalor jenis 0, 5 kalori/gram°C) sebanyak 10 gram pada suhu 0°C diberi kalor sebanyak 1000 kalori. Bila kalor lebur es sama dengan 80 kalori/gram, hitunglah temperatur akhir air ? • penyelasaian: • dik: Q=1000 kal, m = 10 gr, L= 80 kal/gr • Misalkan temperatur akhir setelah diberi kalor ialah ta°C • maka berdasarkan asas Black: • Q = m. L + mt 1000 = 10. 80 + 10. (ta- 0) 1000 = 800 + 10 ta ta = 20° C faal_metabolisme/ikun/2006 26

Kalor dapat merambat melalui tiga macam cara yaitu: • Konduksi Perambatan kalor tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat perantaranya, biasanya terjadi pada benda padat. • Konveksi Perambatan kalor yang disertai perpindahan bagian-bagian zat, karena perbedaan massa jenis. • Radiasi Perambatan kalor dengan pancaran berupa gelombang-gelombang elektromagnetik. faal_metabolisme/ikun/2006 27

Conduction is the transfer of heat within a substance, molecule by molecule. If you put one end of a metal rod over a fire, that end will absorb the energy from the flame. The molecules at this end of the rod will gain energy and begin to vibrate faster. As they do their temperature increases and they begin to bump into the molecules next to them. The heat is being transfered from the warm end to the cold end.

Convection is heat transfer by the mass movement of a fluid in the vertical (up/down) direction. This type of heat transfer takes place in liquids and gases. This occurs naturally in our atmosphere.

Radiation allows heat to be transfered through wave energy. These waves are called Electromagnetic Waves, because the energy travels in a combination of electric and magnetic waves. This energy is released when these waves are absorbed by an object. For example, energy traveling from the sun to your skin, you can feel your skin getting warmer as energy is absorbed.

faal_metabolisme/ikun/2006 31

Perubahan Wujud Gas Menguap Mengembun Perubahan wujud suatu zat yang disebabkan oleh zat melepaskan kalor Cair Membeku Melebur Perubahan wujud suatu zat yang disebabkan oleh zat menerima kalor Padat faal_metabolisme/ikun/2006 32

Kalor cenderung bergerak dari suatu tempat bersuhu lebih tinggi ke tempat yang bersuhu lebih rendah. Konduksi Zat padat Konduktor Isolator Perpindahan kalor Konveksi Zat cair & gas Zat padat Radiasi Zat cair & gas Ruang hampa faal_metabolisme/ikun/2006 33

Pendahuluan 1. Sel mengekstraksi energi dari lingkungan autotrof : mengambil energi dari sinar matahari pada proses fotosintesis tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisme berkhlorofil. heterotrof : mengambil molekul berenergi/organik dari substrat/makanan diantaranya dari sel autotrof. 2. Sel mensintesis makromolekul untuk menunjang aktifitas hidupnya (gerak dinamik, pembelahan sel, reaksi-reaksi spesifik) faal_metabolisme/ikun/2006 34

Pengertian Kedua proses tsb dilakukan melalui reaksi-reaksi yang terintgrasi & terorganisasi metabolisme Metabolisme: keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (enegi) serta dikatalisis faal_metabolisme/ikun/2006 oleh enzim 35

Pengertian Metabolisme meliputi: 1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik) menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP 2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik) memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP. faal_metabolisme/ikun/2006 36

Bahan Makanan sbg Sumber Energi 4 jenis nutrien utama, yaitu: 1. Makronutrien (karbohidrat, protein, lipid) menyuplai energi bagi tubuh 2. Vitamin membantu penggunaan makronutrien dan mempertahankan jaringan tubuh. 3. Mineral mempertahankan homeostasis, dan 4. Air sbg pelarut dalam tubuh, dan sbg alat transport untuk mendistribusikan nutrien ke jaringan. faal_metabolisme/ikun/2006 37

karbohidrat lipid protein Mulut: pencernaan mekanik & cairan ludah (enzim saliva) poli/oligo/disakarida lipid polipeptida Lambung: enzim pepsin & lipase; asam lambung (HCl) poli/oligo/disakarida lipid/trigliserida polipeptida Usus halus: cairan pankreas (tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase, amilase, lipase, ribonuklease, deoksiribonuklease, kolesterol esterase); cairan empedu/hati; enzim kelenjar usus (aminopeptidase, dipeptidase, sukrase, mltase, laktase, fosfatase, glukosidase); bakteri usus halus monosakarida (gluk, frukt, galaktosa) gliserol, as. lemak as. fosfat faal_metabolisme/ikun/2006 asam amino 38

KESEIMBANGAN ENERGI Keluaran Energi Asupan Energi Makanan Kerja internal Energi panas Nutrien pool Kerja eksternal Cadangan energi faal_metabolisme/ikun/2006 39

Laju Metabolik Basal (Basal Metabolic Rate/BMR) ialah energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi fisiologis normal pada saat istirahat. BMR = kcal/ m 2/jam (kilokalori energi yang digunakan per meter persegi permukaan tubuh per jam) faal_metabolisme/ikun/2006 40

BMR Fungsi fisiologis normal tersebut meliputi: 1) lingkungan kimia internal tubuh, yaitu gradient konsentrasi ion antara intrasel dan ekstrasel 2) aktivitas elektrokimia sistem saraf 3) aktivitas elektromekanik sistem sirkulasi 4) pengaturan suhu faal_metabolisme/ikun/2006 41

Faktor-faktor yg mempengaruhi BMR • Makanan kaya protein akan lebih meningkatkan BMR daripada makanan kaya lipid atau kaya karbohidrat. Hal ini mungkin terjadi karena deaminasi asam amino terjadi relatif cepat. faal_metabolisme/ikun/2006 42

Faktor-faktor yg mempengaruhi BMR • Status hormon tiroid Hormon tiroid meningkatkan konsumsi oksigen, sintesis protein, dan degradasi yang merupakan aktivitas termogenesis. Peningkatan BMR merupakan hal yang klasik pada hipertiroid, dan menurun pada penurunan kadar tiroid faal_metabolisme/ikun/2006 43

Faktor-faktor yg mempengaruhi BMR • Aktivitas saraf simpatis. Pemberian agonis simpatis juga meningkatkan BMR. Sistem saraf simpatis secara langsung melalui nervus vagus ke hati mengaktivasi pembentukan glukosa dari glikogen. Sehingga aktivitas saraf simpatis meningkatkan BMR. faal_metabolisme/ikun/2006 44

Faktor-faktor yg mempengaruhi BMR • Latihan membutuhkan kalori ekstra dari makanan. Jika s/ makanan lebih banyak mengandung energi, maka berat badan akan meningkat. Jika penggunaan energi lebih banyak dari yg tersedia dlm makanan, maka tubuh akan memakai simpanan lemak yang ada dan mungkin akan menurunkan berat badan. faal_metabolisme/ikun/2006 45

Faktor-faktor yg mempengaruhi BMR • Umur & faktor lain BMR seorang anak umumnya lebih tinggi daripada orang dewasa, krn anak memerlukan lebih banyak energi selama masa pertumbuhan. Wanita hamil & menyusui juga memiliki BMR yang lebih tinggi. Demam meningkatkan BMR. Orang yg berotot memiliki BMR lebih tinggi daripada orang yg gemuk faal_metabolisme/ikun/2006 46

• Suhu tubuh manusia cenderung berfluktuasi setiap saat. Banyak faktor yang dapat menyebabkan fluktuasi suhu tubuh. Untuk mempertahankan suhu tubuh manusia dalam keadaan konstan, diperlukan regulasi suhu tubuh. • Suhu tubuh manusia diatur dengan mekanisme umpan balik (feed back) yang diperankan oleh pusat pengaturan suhu di hipotalamus. faal_metabolisme/ikun/2006 47

• Apabila pusat temperatur hipotalamus mendeteksi suhu tubuh yang terlalu panas, tubuh akan melakukan mekanisme umpan balik. Mekanisme umpan balik ini terjadi bila suhu inti tubuh telah melewati batas toleransi tubuh untuk mempertahankan suhu, yang disebut titik tetap (set point). • Titik tetap tubuh dipertahankan agar suhu tubuh inti konstan pada 37°C. Apabila suhu tubuh meningkat lebih dari titik tetap, hipotalamus akan merangsang untuk melakukan serangkaian mekanisme untuk mempertahankan suhu dengan cara menurunkan produksi panas dan meningkatkan pengeluaran panas sehingga suhu kembali pada titik tetap. faal_metabolisme/ikun/2006 48

Mekanisme Tubuh Ketika Suhu Tubuh Berubah • Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh meningkat yaitu : a. Vasodilatasi pembuluh darah perifer hampir dilakukan pada semua area tubuh. Vasodilatasi ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang menyebabkan vasokontriksi sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada kulit, yang memungkinkan percepatan pemindahan panas dari tubuh ke kulit hingga delapan kali lipat lebih banyak. faal_metabolisme/ikun/2006 49

b. Berkeringat Pengeluaran keringat melalui kulit terjadi sebagai efek peningkatan suhu yang melewati batas kritis, yaitu 37°C. pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas melalui evaporasi. Pengeluaran keringat merupakan salh satu mekanisme tubuh ketika suhu meningkat melampaui ambang kritis. Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik anterior hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian menyebabkan rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat, yang merangsang produksi keringat. Kelenjar keringat juga dapat mengeluarkan keringat karena rangsangan dari epinefrin dan norefineprin. faal_metabolisme/ikun/2006 50

c. Penurunan pembentukan panas • Beberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan menggigil dihambat dengan kuat. faal_metabolisme/ikun/2006 51

2. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh menurun, yaitu : a. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuh • Vasokontriksi terjadi karena rangsangan pada pusat simpatis hipotalamus posterior. b. Piloereksi • Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat pada folikel rambut berdiri. Mekanisme ini tidak penting pada manusia, tetapi pada binatang tingkat rendah, berdirinya bulu ini akan berfungsi sebagai isolator panas terhadap lingkungan. c. Peningkatan pembentukan panas • Pembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat melalui mekanisme menggigil, pembentukan panas akibat rangsangan simpatis, serta peningkatan sekresi tiroksin. faal_metabolisme/ikun/2006 52

skema sistem pemanas dan pendingin tubuh : Vasodilatasi pembuluh darah permukaan Penghasil panas (jaringan) Elemen penyensor (hipotalamus) Pengeluaran air permukaan (kelenjar keringat) Termoreseptor kulit Peningkatan aktivitas otot ivolunter Suhu Lingkungan eksternal Meningkatkan suhu inti tubuh faal_metabolisme/ikun/2006

Pireksia 1. Menurut kamus keperawatan, pireksia ( fever ) adalah kenaikan suhu tubuh diatas suhu normal ( Christine Hancock, ed 17, 1999 ) 2. Menurut kamus kedokteran, pireksia ( febris, fever, demam ) adalah peningkatan suhu tubuh di atas normal; setiap penyakit yang ditandai dengan peningkatan suhu tubuh ( Dorland, 2002 ) faal_metabolisme/ikun/2006 54

Adapun suhu tubuh dihasilkan dari : • 1. Laju metabolisme basal (basal metabolisme rate, BMR) di semua sel tubuh. • 2. Laju cadangan metabolisme yang disebabkan aktivitas otot (termasuk kontraksi otot akibat menggigil). • 3. Metabolisme tambahan akibat pengaruh hormon tiroksin dan sebagian kecil hormon lain, misalnya hormon pertumbuhan (growth hormone dan testosteron). • 4. Metabolisme tambahan akibat pengaruh epineprine, norepineprine, dan rangsangan simpatis pada sel. • 5. Metabolisme tambahan akibat peningkatan aktivitas kimiawi di dalam sel itu sendiri terutama bila temperatur menurun. faal_metabolisme/ikun/2006 55

• Berdasarkan distribusi suhu di dalam tubuh, dikenal suhu inti (core temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada jaringan dalam, seperti kranial, toraks, rongga abdomen, dan rongga pelvis. Suhu ini biasanya dipertahankan relatif konstan (sekitar 37°C). • selain itu, ada suhu permukaan (surface temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada kulit, jaringan sub kutan, dan lemak. Suhu ini biasanya dapat berfluktuasi sebesar 20°C sampai 40°C. faal_metabolisme/ikun/2006 56

Thankz…. faal_metabolisme/ikun/2006 57