termodinamika v3.docx
Post on 08-Apr-2016
51 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Blok Biomedik 2
TUGAS TERMODINAMIKA
Nama : Fitria Nurulfath
NPM : 1102010105
Kelas : A
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS YARSI
2010
PENDAHULUAN
Kata termodinamika berasal dari bahasa yunani therme dan dynamis (gaya).
Meskipun berbagai aspek dari apa yang dikenal sebagai termodinamika telah menarik
perhatian sejak dahulu kala, kajian termodinamika secara formal dimulai pada awal abad ke-
19 melalui pemikiran mengenai pergerakan daya dari kalor (heat), yaitu kemampuan benda
panas untuk menghasilkan kerja (work).
Jadi termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari berbagai fenomena energi
yang berubah-ubah karena adanya aliran panas dan usaha yang dilakukan. Sebagai contoh,
ketika suatu zat padat (besi atau sejenisnya) dipanaskan maka semakin lama akan terjadi
pemuaian. Pada proses ini terdapat suatu pemindahan panas dan juga bekeja suatu gaya yang
mengakibatkan timbulnya suatu usaha. Dengan kata lain, hanya dengan mempelajari
termodinamika, bukan hanya fenomena suhu, tetapi juga berbagai sifat gas, larutan zat padat,
dan reaksi kimia.
Sistem termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah
batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut
lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan
dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
1. Sistem Terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan.
Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
2. Sistem Tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran
benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi
pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu
sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat
pembatasnya:
- pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
- pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
3. Sistem Terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan
lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel.
Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena
pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan
gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi
yang keluar dari sistem.
Dalam mempelajari termodinamika, dikenal ada 4 hukum termodinamika yaitu :
• Hukum ke nol termodinamika
• Hukum pertama termodinamika
• Hukum kedua termodinamika
• Hukum ketiga termodinamika
• Hukum ke nol termodinamika
Dua substansi dengan dua sistem berbeda mencapai titik keseimbangan bila
kedua sistem tersebut dihubungkan dengan sistem yang lain ( R.H.Flower)
atau Termometer kontak dengan ruang A (27oC), kemudian dengan ruang B
(210C) yang terisolasi dari A, kedua ruang mencapai kesetimbangan pada
suhu 24oC bila dibuat interkoneksi
• Hukum pertama termodinamika (Azas kekekalan energi)
Perubahan dari keadaan pertama ke keadaan kedua diperlukan panas, akibat
panas --> kerja. Jika panas diberikan pada suatu sistem yang melakukan kerja
mekanik--> energi dalam = fungsi dari keadaan sistem,mis. Tek., vol., suhu
(Joule Thomson) Di bidang medis : Keadaan pertama sakit, keadaan kedua
sembuh, panas yang diberikan = obat/vitamin/energi, atau keadaan pertama ibu
hamil a term, keadaan kedua ibu melahirkan, panas = pengaruh kerja hormon.
• Hukum kedua termodinamika
Efisiensi suatu mesin, kerja efektif 70%, panas terbuang 30% (Carnot) Input
tidak sama dengan output, input 100%, output tidak mungkin 100% à tidak
mungkin semua energi panas à energi mekanik Di bidang medis : kita makan /
minum, normal 70% diserap dan diolah tubuh, 30 % keluar berupa kotoran.
• Hukum ketiga termodinamika
Suatu benda yang suhunya diturunkan secara bertahap sampai temperatur
absolut, gerakan molekulnya berangsur melemah sampai berhenti (Nernzt).
Suhu nol absolut tak mungkin tercapai Semua panas jenis akan mendekati nol
bila temperatur absolutnya mendekati nol. Medis: penyimpanan : obat, organ
tubuh, donor darah, sperma; kuman gerakannya terhenti, bila suhu dinaikkan à
kuman aktif kembali.
ISI
Pengaturan suhu tubuh
• Kesetimbangan panas
• Pengaturan temperatur atau reglasi termal ialah suatu pengaturan secara
kompleks dari suatu proses fisiologis dimana terjadi keseimbangan antara
produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tbuh dapat dipertahankan
secara kostan.
• Burung atau mamalia secara fisiologis digolongkan dalam “Worm-Blooded”
atau homotermal. Organisme homotermal ini secara umum dapat dikatakan
temperatur tbuh tetapkonstan walaupun suhu lingkungan berubah. Hal ini
karena adanya interaksi secara berantai antara heat produksi (pembentukan
panas) dan heat loss (kehilangan panas). Kedua proses tersebut dalam keadaan
tertent aktifitasnya iaturoleh susunan syaraf pusat yang mana mengatur
metabolisme, sirkulasi (peredaran darah), dan pekerjaan otot-otot skeletal;
sebagai contoh kontraksi otot banyak menghasilkan panas, rumusnya dapat
ditulis :
K = W
H
K = efisiensi
H = energi total (dalam kalori) pada waktu kerja
W = usaha dinyaakan dalam kg M.
• Topografi temperatur badan dan kulit
Temperatur 37 C diterima sebagai termperatur normal tubuh manusia. Untuk
mengukur rata-rata temperatur badan terdapat banyak kesukaran. Di klinik sering
dipakai lokasi pengukuran temperatur pada ketiak (aksila), sub lingual (dibawah
lidah) atau rektal (dubur). Tempratur liang dbur (rektal) 0,3 sampai 0,5 C lebih
tinggi daripada temperatur aksila. Daerah tunh maupun kepala memiliki temperatur
kulit lebih tinggi daripada anggota badan. Untk mengetahui rata-rata temperatur
kulit dignakan metode :
0,07 T kepala + 0,14 Tlengan + 0,05 Ttangan + 0,07 T kaki = 0,13 T betis = 0,09
Tpaha + 0,35 T batang tubuh
Dengan mengtahui temperatur kulit rata-rata maka, dapat menghitung
temperatur tubuh rata-rata
Mean body temperature =
(0,69 x temp. Rektal + (0,33 x temp. Kulit rata-rata))
Kuantitas ini berkaitan dengan panas yang tertampung didalam tubuh manusia
(heat strorage). Untuk menghitug banyaknya panas yang tertampung didalam
tbuh harus dihitung :
Heat storage = temp. Change x spesifik heat x massa
Nilai spesifik heat diperoleh.
Termometrik
Mengetahui panas dinginnya suatu zat dengan mempergunakan indra peraba
merupakan penilaian yang subjektif serta tidak ilmiah. Pengamatan secara itu disebut
pengamatan yang kwalitatif yang justru dapat menyesatkan. Justru itulah diperlukan alat
pengukuran agar hasil yang diperoleh dapat dipertanggungjawabkan.contohnya dengan
menggunakan thermometer.
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun
perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti bahang dan
meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang
paling umum digunakan adalah termometer air raksa.
Ada bermacam-macam termometer menurut cara kerjanya:
Termometer raksa
Termokopel
Termometer inframerah
Termometer Galileo
Termistor
Termometer bimetal mekanik
Sensor suhu bandgap silikon
Merkuri termo
Termometer alkohol
Perpindahan panas
Perpindahan panas, juga dikenal sebagai aliran panas, pertukaran panas, atau transfer
energi panas adalah gerakan panas dari satu tempat ke tempat lain. Ketika suatu objek pada
berbeda temperatur dari sekitarnya, terjadi perpindahan panas sehingga tubuh dan sekitarnya
mencapai suhu yang sama pada kesetimbangan termal . perpindahan panas spontan tersebut
selalu terjadi dari daerah bersuhu tinggi ke wilayah lain di suhu yang lebih rendah seperti
yang disyaratkan oleh hukum kedua termodinamika .
Dalam rekayasa, energi transfer oleh panas antara obyek diklasifikasikan sebagai
konduksi panas , juga disebut difusi, dari dua objek dalam kontak, oleh fluida konveksi , yang
merupakan campuran fluida daerah dingin dan panas, dan radiasi termal , transmisi
elektromagnetik radiasi dijelaskan oleh benda hitam teori. Namun, para insinyur juga
mempertimbangkan transfer massa yang berbeda spesies kimia, baik dingin atau panas, untuk
mencapai transfer panas.
Ada sejumlah mode yang berbeda, perpindahan panas:
• Konduksi atau difusi: Transfer energi antara objek dalam kontak fisik
• Konveksi: Transfer energi antara objek dan lingkungannya, karena gerakan fluida
• Radiasi: Transfer energi dari atau ke tubuh dengan emisi atau penyerapan radiasi
elektromagnetik
UNIT TERMOGRAFI KLINIK
Hal-hal yang dapat didiagnosis dengan mempergunakan tehnik termografi yatu :
• Carcinoma mammia (kanker mamma)
• Vascular disease (penyakit pembulh draha)
• Untuk follow up pada penderita post operatif oleh karena diabetes (penyakit
kencing manis)
• Untuk cerebral vascular disease.
• Arthritis acuta
• Patello (femoral pain(nyeri pada persendian lutut)
• Primary erythemalgia
• Terapi panas
Dua efek terapi utama terjadi di daerah yang panas, ada peningkatan metabolisme
menghasilkan relaksasi sistem kapiler dan ada peningkatan aliran darah untuk mendinginkan
daerah yang dipanaskan. Relaksasi dan peningkatan aliran darah bermanfaat bagi jaringan
yang rusak, meskipun rincian tindakan terapeutik tidak dipahami dengan baik . Metode ini
adalah pemanasan konduktif inframerah, pemanasan gelombang radio, dan pemanasan
gelombang ultrasonik.
Radiasi panas digunakan untuk memanaskan permukaan tubuh. Ini bentuk yang
sama panas yang kita rasakan dari matahari atau dari api terbuka. Paparan yang berlebihan
menyebabkan kemerahan dan kadang-kadang pembengkaka. Kontak yang terlalu lama
menyebabkan browning atau pengerasan kulit. Pemanasan radiasi umumnya digunakan untuk
kondisi yang sama seperti pemanasan konduktif, tetapi dianggap lebih fektif karena panas
dapat menembus lebih dalam.
Panas dari diathermy dapat menembus lebih dalam ke dalam tubuh dari panas
pancaran dan konduktif. Ini berguna untuk pemanasan internal dan telah digunakan dalam
pengobatan peradangan bursitis, kerangka, dan neuralgia.
Microwave diathermy adalah bentuk lain dari energi elektromagnetik, biasanya lebih
mudah diterapkan dari diathermy gelombang pendek. Gelombang mikro yang dihasilkan
dalam tabung khusus disebut magnetron yang dipancarkan dari aplikator. Gelombang mikro
dari antena menembus jauh ke dalam jaringan sehingga menyebabkan kenaikan suhu dan
pemanasan yang mendalam. Microwave diathermy digunakan dalam pengobatan patah
tulang, keseleo ,bursitis, cedera tendon dan radang sendi.
Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk pemanasan dalam jaringan tubuh.
gelombang ini sangat berbeda dari gelombang elektromagnetik . Mereka menghasilkan gerak
mekanik seperti gelombang suara tetapi frekuensinya jauh lebih tinggi. Gelombang
ultrasonik bergerak melalui tubuh partikel dalam jaringan yang gerakkannya maju mundur.
Gerakan ini serupa dengan micromassage dan hasilnya adalah pemanasan jaringan.
Pemanasan ultrasonik berguna dalam pengobatan bekas luka yang sering terjadi pada
penyakit sendi. Ini sangat membantu sendi yang memiliki gerak terbatas. Hal ini berguna
untuk menyimpan panas pada tulang karena menyerap energi gelombang bunyi yang lebih
efektif dari pada jaringan lunak.
• Penggunaan dingin dalam pengobatan
Cryogenik adalah ilmu dan teknologi untuk memproduksi dan menggunakan suhu yang
sangat rendah. Studi tentang pengaruh suhu rendah dalam biologi dan kedokteran disebut
Cryobiology. Penyimpanan cairan kriogenik selalu menjadi masalah. Kebanyakan wadah
penyimpanan cairan biasanya tidak memuaskan karena menyerap sejumlah besar kalor secara
konduksi, konveksi, dan radiasi. Sebuah peningkatan yang signifikan adalah wadah
terisolasi. Wadah ini terbuat dari kaca tipis untuk meminimalkan kerugian konduktif. Ini
memiliki ruang vakum untuk menghilangkan kerugian konveksi, dan sisinya yaitu perak.
Wadah yang menyerupai botol termos ini digunakan untuk menyimpan minuman panas dan
dingin.
Metode kriogenik di gunakan dalam pengobata n untuk pengawetan jangka panjang darah,
sperma, sumsum tulang, dan jaringan.
• Cryosurgery
Metode cryogenic digunakan untuk menghancurkan sel-sel aplikasi yang disebut
cryosurgery. Cryosurgery memiliki beberapa keunggulan yaitu:
1. ada sedikit pendarahan di daerah yang hancur.
2. volume jaringan hancur dapat dikontrol
3. ada rasa sakit sedikit karena suhu rendah cenderung menurunkan rasa terhadap saraf.
Salah satu yang pertama kali menggunakan cryosurgery adalah dalam pengobatan
penyakit Parkinson, penyakit yang berhubungan dengan ganglion basal otak. Menyebabkan
tidak terkendali di lengan dan kaki. Hal ini dimungkinkan untuk menghentikan getaran
dengan pembedahan dengan menghancurkan bagian talamus di otak yang mengontrol
transmisi impuls saraf ke bagian lain dari sistem saraf.
Jaket vakum bertindak sebagai insulator untuk dinding temperatur yang variab.
Dalam pengobatan penyakit parkinson, ujung probe didinginkan hingga -10 C dan pindah ke
daerah yang sesuai dengan talamus. Menyebabkan pembekuan sementara daerah ini. Daerah
beku akan pulih jika ujung probe akan dihapus dalam waktu kurang dari 30 detik. Pasien
harus sadar selama prosedur sehingga ahli bedah dapat mengamati saat goncangan berhenti.
Ini berarti bahwa penyelidikan telah mencapai wilayah yang benar dari talamus. Wilayah ini
kemudian dihancurkan oleh pembekuan selama beberapa menit pada suhu mendekati -85 C.
Setelah pembekuan, ujungnya hangat dan dihapus. Jaringan menghancurkan suatu bentuk
setelah pencairan dan tidak mengganggu fungsi tubuh normal. Pasien hampir selalu
menunjukkan manfaat langsung dan periode pemulihan pasca operasi sangat pendek
dibandingkan dengan operasi otak besar.
KESIMPULAN
Jadi, termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari berbagai fenomena energi yang
berubah-ubah karena adanya aliran panas dan usaha yang dilakukan. Sebagai contoh, ketika
suatu zat padat (besi atau sejenisnya) dipanaskan maka semakin lama akan terjadi pemuaian.
Pada proses ini terdapat suatu pemindahan panas dan juga bekeja suatu gaya yang
mengakibatkan timbulnya suatu usaha. Dengan kata lain, hanya dengan mempelajari
termodinamika, bukan hanya fenomena suhu, tetapi juga berbagai sifat gas, larutan zat padat,
dan reaksi kimia.
Berdasarkan hukum-hukum termodinamika yang berlaku, ternyata tidak hanya digunakan
pada mesin-mesin saja. Melainkan juga dapat digunakan dan diaplikasikan dalam bidang
kedokteran. Antara lain termometer yang dapat digunakan untuk menentukan laju dan
tingkatan reaksi panas di dalam tubuh. Terapi panas untuk meningkatkan metabollisme dan
sirkulasi pembuluh darah dengan menggunakan metode konduksi , radiasi, dan konveksi agar
panas bisa ditransferkan ke dalam tubuh.
top related