Aplikasi Termodinamika dalam Biologi

Pengaturan Suhu Tubuh 

Pengaturan temperatur adalah suatu pengaturan secara kompleks dari suatu proses fisiologisdi mana terjadi kesetimbangan antara produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.

Burung atau mamalia secara fisiologis digolongkan dalam worm Blooded atau homotermal.Organisme homotermal ini secara umum dapat dikatakan temperatur tubuh tetap konstan walaupun suhu lingkungan berubah.Hal ini terjadi karena ada interaksi berantai antara pembentukan panas dan kehilangan panas.Kedua proses ini dalam keadaan tertentu aktifitasnya diatur oleh susunan syaraf pusat yang mana mengatur metabolisme, sirkulasi (peredaran darah),perspirasi (penguapan) dan pekerjaan otot-otot skeletal.sebagai contoh kontraksi otot banyak menghasilkan panas,rumusnya dapat di tulis:

K= W/H

Dimana :

K = Efisiensi 

H = Energi total (dalam kalori) pada waktu kerja 

W = Usaha dinyatakan dalam KgM

Temperatur 37˚C diterima sebagai temperatur normal tubuh manusia.Untuk mengukur rata-rata temperatur badan dan kulit terdapat banyak kesukaran.Berikut keterangan suhu tubuh dalam anggota badan manusia.

Dengan mengetahui termperatur kulit rata-rata kita dapat menentukan temperatur tubuhnya : ini bertdasarkan hasil percobaan temperatur basal nikel dan dubur pada keadaan temperatur lingkungan oleh DuBoir.N.Y.aced.Mned,1939,75:143-173.yaitu dengan cara : Mean Body temperatur = (0,69 x temperatur kulit rata-rata). 

Kuantitas suhu tubuh ini berkaitan dengan panas yang tertampung di dalam tubuh manusia (heat stronge).Untuk menghitung banyaknya panas yang tertampung dalam tubuh manusia.yaitu engan cara harus menghitung perubahan temperatur tubuh rata-rata dikalikan dengan panas spesifik dan mas badan maka diperoleh persamaan: Heat stronge =temperatur shange x spesifik heat x massa.

Gambar : Topografi Temperatur Badan atau Kulit

Temperatur 37°C diterima sebagai temperatur normal tubuh manusia. Daerah tubuh maupun kepala mempunyai temperatur kulit lebih tinggi dari pada anggota badan. 

Salah satu metode untuk mengetahui rata – rata temperatur kulit yang lazim digunakan adalah : 0,07 T kepala + 0,14 T lengan + 0,05T tangan + 0,07T kaki + 0,13T betis + 0,09T paha + 0,35T batang tubuh. 

JADI rata-rata temperatur kulit secara keseluruhan (0,07 x 33,5) + (0,14 x 32,9) + (0,05 x 33,3) + (0,07 x 30) + (0,13 x 32,3) + (0,09 x 23,5) + (0,35 x 31,2) /7 = 0,128.

Dengan mengetahui temperatur kulit ratarata tersebut dapat menghitung temperatur tubuh rata-rata dengan persamaan. Mean body temperatur adalah (0,69 X temperatur kapala) + (0,33 x temperatur kulit rata-rata). 

Radiasi 

Radiasi adalah proses perpindahan panas oleh gelombang elektromagnetik.Elektromagnetik tersebut bergerak dengan kecepatan 300 juta m/s dan untuk bergerak tidka memerlukan medium perantara.contoh jika kita meletakan tangan di samping api maka tangan akan terasa panas.panas merambat melalui radiasi.

Contoh Soal dan Pembahasan :

Seorang atlit duduk di kamar yang dingdingnya gelap pada temperatur 15°C.Perkirakan kecepatan kehilangan kalor dengan radiaasi dengan menganggap temperatur kulit sebesar 34°C dan e = 0,70.Anggap ermukaan tubuh yang tidak bersentuhan dengan kursi sebesar 1,5 m.m.

Pembahasan :

Diketahui : 

Q =jumlah kalor yang dipindahkan secara radiasi 

(j) e = emisivitas dari manusia 

σ = konstanta stefen-boltzmann A = Luas permukaan tubuh 

r = perbandingan permukaan radiasi efektif oleh Du Bois, 0,78 untuk seseorang berdiri tegak, 0,85 untuk orang yang bergerak 

TW = temperatur dinding dalam derajat absolute 

Ts = temperatur kulit dalam derajat absolute 

Jawab : 

Q = eσAr(Ts –Tw) 

    =(0,70)(5,6 x 10 )(1,5m)(307K)(288K) 

    = 120 joule