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 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 1000C dan es mencair
pada shu 0oC
 Penentuan titik tetap atas dan
bawah dilakukan pada saat
tekanan 1 atmosfer.
Skala Celcius
Skala Celcius
Titik Bawah = 0oC
Titik Atas = 100oC
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
Skala Kelvin
Titik Bawah (tb)= 273oC
ta Titik Atas (ta) = 373oC
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
Skala Fahrenheit
Titik Bawah(tb) = 32oC
ta
t
tb
Titik Atas(ta) = 212oC
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 negaranegara misal Amerika Serikat,
Kanada, dan Inggris.
Daniel Gabriel
Fahrenheit
Skala Reamur
Skala Reamur
Titik Bawah = 0oC
Titik Atas = 80oC
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 – 350s/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 (40OC) dan titik didihnya tinggi
(375oC)
5. Warna mengkilap
Kerugian
1. Harganya mahal
2. Tidak dapat mengukur suhu
yang sangat rendah (di
bawah -40oC)
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 (115oC) sehingga mampu
mengukur suhu yang relatif
rendah
2. Titik didihnya rendah (78oC)
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=2500J (kalor di tambahkan ke sistem)
 W= -1800J ( sistem melakukan kerja pd lingk)
 Jadi: ΔU= 2500 J – (-1800J) = 2500J+1800J=4300J
b. Diket :
Q = +2500J ( kalor ditambahkan ke sistem)
W= +1800J ( krj dilakukan oleh sistem)
Jadi:ΔU=2500J- 1800J= 700J (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
Satuan energi dan tenaga = Kkal utk energi
makanan & Kkal/mnt utk perbandingan
produksi panas
Nilai energi makanan utk 1 hr 2500 Kalori/hr
atau kebiasaan 2500 Kkal/hr
Satuan kebutuhan energi utk tubuh = met
 1 met :
50 Kkal/m2 luas permukaan tubuh per jam.
Seorang yg mempunyai luas tubuh 1,85 m2
(wanita ± 1,4 m2), berapa kebutuhan energi
tubuhnya?
 Dlm keadaan istirahat sempurna seseorang
mengeluarkan energi 92 Kkal/jam atau 107 W atau
kira2 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 O2 terpakai
(Kkal/liter)
Kalori yg
dihasilkan
(Kkal/gr)
Karbohidrat
Protein
Lemak
Diet khusus
5,3
4,3
4,7
4,8 – 5,0
4,1
4,1
9,3
-
Makanan menghasilkan energi melalui
serangkaian proses metabolisme.