PENGATURAN PANAS TUBUH

(1)

PENGATURAN PANAS TUBUH

DR. ZAIRUL ARIFIN, SpA, DAFK DR. ZAIRUL ARIFIN, SpA, DAFK

DEPARTEMEN FISIKA KEDOKTERAN

(2)

HOMEOSTASIS

HOMEOTERM

- Pada manusia dan binatang “berdarah panas”

- Panas tubuh dibawa oleh darah

- Suhu tubuh hasil keseimbangan produksi

panas dan pengeluaran panas POIKILOTERM

- Pada binatang “berdarah dingin”

(3)

HYPOTHALAMUS

HYPOTHALAMUS ANTERIOR

- Mengatur suhu panas

- Menghilangkan panas dengan :

vasodilatasi kulit, RR ⁭ , berkeringat, anorexia vasodilatasi kulit, RR ⁭ , berkeringat, anorexia HYPOTHALAMUS POSTERIOR

- Mengatur suhu dingin

- Aktifitas pembentukan panas ⁭ , menggigil,

(4)

PEMBENTUKAN PANAS

1. Reaksi oksidasi KH, Protein, Lemak SDA dari makanan : 60% KH, 30 % Protein, Lemak 10%

2. Reaksi biokimia eksoterm 2. Reaksi biokimia eksoterm

(5)

HUKUM van HOFF

- _{Metebolisme tubuh ↓}_{suhu tubuh ↓}

Kebutuhan energi berbanding terbalik dengan kenaikkan suhu yang berasal dari :

kenaikkan suhu yang berasal dari :

- metabolisme tubuh

- kerja otot

- lingkungan

- makanan hangat

(6)

KEBUTUHAN TUBUH AKAN KALORI Kebutuhan total kalori/hari :

Berat Badan Ideal (BBI) x 45 satuan kalori BBI = (TB – 110) + (TB – 110) x 10%

KEBUTUHAN KARBOHIDRAT : Kebutuhan kalori KH/hari :

Kebutuhan total kalori/hari / 2 Kebutuhan total kalori/hari / 2 Jumlah KH/hari dlm gram :

Kebutuhan kalori KH/hari / 4 KEBUTUHAN PROTEIN :

Kebutuhan kalori protein/hari : Kebutuhan total kalori/hari / 4

(7)

Jumlah protein/hari dalam gram :

(Total kebutuhan kalori/hari : 4) :4 /2 KEBUTUHAN LEMAK

Kebutuhan kalori lemak/hari :

Kebutuhan total kalori/hari – (kebutuhan kalori KH) – (kebutuhan kalori protein)

kalori KH) – (kebutuhan kalori protein) Jumlah lemak/hari dalam gram :

Kebutuhan lemak/hari : 9

SOAL: Seseorang BB 67 kg, TB 171 cm, Berapa total kalori/hari, berapa KH,

(8)

• FISIKA TUBUH MANUSIA

• Pemakaian Energi :

• MASUKAN(INPUT) TUBUH MANUSIA

• Energi PANAS

•

• ( Makanan ) PENYIMPANAN ENERGI ( OUTPUT)

• Minuman

• KERJA

• ( INTERNAL & EKSTERNAL )

• “ MESIN “ MANUSIA

• ENERGI “ INPUT “

• _{Energi kimia dalam makanan}_{masukan energi tubuh} • _Karbohidrat_{Glukosa & monosakarida}

• Pencernaan  Lemak Gliserol & asam lemak • Pencernaan  Lemak Gliserol & asam lemak • _Protein_{Asam Amino}

• “ Dibakar dengan O2 _{dari pernafasan}

• Bila suhu tubuh tidak cukup untuk membakar langsung enzim (katalisator )

• “ Bahan bakar “ + O2 _{Katalisator air + CO}2 _{+ energi}

• _{pembakaran aerobik / respirasi tergantung : - pencernaan}

• - absorbsi

• - pemakaian

(9)

“ Bahan Bakar “Tubuh

Energi Dilepaskan WO/kg Nilai kalori Per L / O2

Digunakan Karbohidrat 5,3 k cal / liter 17,2 4,1 k cal / g

Lemak 4,7 k cal / liter 39,4 9,3 k cal / g Protein 4,3 k cal / liter 23,4 4,1 k cal / g Diet 4 – 8 – 5,0 k cal / liter –

Bensin – 11,4 k cal / g

Batubara – 8,0 k cal / g Batubara – 8,0 k cal / g

Kayu – 4,5 k cal / g

1 k cal = 4184 joule

Bila O2 _{< untuk respirasi erobik normal, misal kerja berat}_proses

(10)

• Mengukur Pemakaian energi :

• Masukan makanan tidak dapat dipakai, karena

sebagian disimpan.

• A. Pengukurang Langsung :

• _{Kalorimeter manusia}

• - Ruangan : tinggal beberapa hari,

• input / output dicatat. Panas yang

• dihasilkan diukur dari kenaikan

• suhu pada pipa berisi air disekeliling

• ruangan.

• B. Pengukurang Tidak Langsung :

• ( RESPIRATION QUOTIENT )

dihasilkan

yang

CO

Volume

dipakai

yang

O

Volume

RQ

2 2

=

(11)

Kerja Eksternal / mekanikal

Untuk kerja eksternal seperti duduk / berdiri membutuhkan aktivitas tambahan pada otot untuk mempertahankan posisi tubuh.

Energi & Efisiensi

Tenaga output yang dihasilkan

Efisiensi = x 100 %

Tenaga input Tenaga input

Organ tubuh punya efisiensi berbeda : dari ginjal < 1 %,

sampai otot jantung waktu bekerja : 25 – 30%. Selama kerja sedang, tubuh menghasilkan tenaga dengan efisiensi ± 20 %, yang dapat

dibandingkan dengan mesin buatan

(12)

KEHILANGAN PANAS

1. 75 % melalui kulit : - penguapan / keringat - konduksi - konveksi - konveksi - radiasi 2. 20 % melalui paru-paru : - evaporasi 3. 5 % melalui ekskreta : - faeces & urine

(13)

(14)

SKEMA SISTEM PENGELUARAN PANAS

Kepadatan titiknya mengisyaratkan kandungan panas dalam darah. Darah berada dalam keadaan paling dingin setelah meninggalkan kulit

(15)

(16)

TRANSFER PANAS PADA MANUSIA

1. KONDUKSI : 3 – 5 %

- Perpindahan panas dengan kontak langsung / penghantaran

- Jq: kkal/jam, ks: koef.konduksi kulit, ka: koef.konduktivitas udara, T2-T1 : beda koef.konduktivitas udara, T2-T1 : beda

suhu udara-kulit, ∆x : jarak antaranya

(Hk Newton empiris) Rumus : Jq= ks x ka x (T2-T1) ks+ka ∆x

(17)

CONTOH SOAL

SUHU UDARA 36°C, SUHU TUBUH YANG KONTAK LANGSUNG DGN UDARA 37°C. BERAPA BESAR ALIRAN PANAS

KONDUKSI PADA ORANG ITU BILA KONDUKSI PADA ORANG ITU BILA JARAK ANTARANYA 0,01 cm ?

(18)

KONVEKSI : 15 %

- Perpindahan panas karena aliran panas

- ρρρρ udara panas < ρρρρ udara dingin

- Berbanding lurus dengan perbedaan suhu

kulit dengan kecepatan udara

- Rumus : Jq = KcAc( Ts – Ta )

- Kc=10,45 – v + 10√√√√ v kcal/m2_/jamC

- Kecepatan angin antara 2-20 m/dtk

Ta : suhu udara Ts : suhu kulit

(19)

CONTOH SOAL

SESEORANG BERLIBUR DI

PEGUNUNGAN, CUACA CERAH, SUHU UDARA 30° C, KECEPATAN ANGIN

340 cm/det. LUAS PERMUKAAN TUBUH 340 cm/det. LUAS PERMUKAAN TUBUH

1,2 m2 _{. BERAPA BESAR ALIRAN}

PANAS SECARA KONVEKSI PADA

ORANG TERSEBUT JIKA SUHU TUBUH DIANGGAP NORMAL ?

(20)

WINDCHILL

Suhu udara berangin dirasakan lebih dingin dari suhu yang terukur

Pra kiraan cuaca di musim dingin : suhu Aktual dan suhu windchill

Aktual dan suhu windchill

Kehilangan panas melalui konveksi >

pada udara bergerak daripada udara diam

(21)

RADIASI : 60 %

- Perpindahan panas dari permukaan suatu objek ke objek lain secara

pancaran tanpa kontak

- Jq = e σσσσ A r ( Tw 4 – Ts 4 )

- Jq = e σσσσ A r ( Tw – Ts )

e = emisi permukaan (manusia = 1)

σ σσ

σ=konstante Boltzman(5,67x10 -8 _N/m²)

r=perbedaan permukaan radiasi efektif Du Bois,0,78 berdiri, 0,85 bergerak

(22)

CONTOH SOAL

SESEORANG LAKI-LAKI ( A = 1,8 m² ), SEHAT, BERLATIH SENAM DI SUATU RUANGAN YANG SUHUNYA 27° C.

BERAPA BESAR ALIRAN RADIASI DARI BERAPA BESAR ALIRAN RADIASI DARI TUBUH KE UDARA ?

(23)

RADIASI TUBUH TERGANTUNG:

1. Suhu permukaan tubuh 2. Suhu udara sekitarnya

3. Luas permukaan tubuh total & bagian yang tertutup

yang tertutup

4. Keadaan permukaan tubuh serta warnanya

5. Warna dan jenis pakaiannya

6. Jumlah darah pada pembuluh darah dekat permukaan kulit

(24)

EVAPORASI : 22 %

- _{Peralihan panas dari cairan}_uap

- Manusia 3,1Cal/g penguapan paru-paru

- Jq max = 13,7 - V 0,5 _{( P}_kulit_{– P}_udara₎

Pkulit = tek. vapor pada kulit (milibar)

Pudara = tek. vapor pada udara (milibar)

1 Atm = 1,013 bar

(25)

CONTOH SOAL

KECEPATAN ANGIN 340 cm/det.

TEKANAN UAP AIR PADA KULIT ORANG DENGAN SUHU TUBUH 37°C, 157 milibar TEKANAN UAP AIR DI UDARA 150

TEKANAN UAP AIR DI UDARA 150 milibar

BERAPA PANAS YANG HILANG

MELALUI EVAPORASI PADA KULIT ORANG ITU ?

(26)

KEHILANGAN PANAS LEWAT EVAPORASI

1. PERBEDAAN TEKANAN UAP AIR ANTARA KERINGAT PADA KULIT DENGAN UDARA AMBIEN

2. SUHU LINGKUNGAN RENDAH DARI 2. SUHU LINGKUNGAN RENDAH DARI

NORMAL

3. ADANYA GERAKAN ANGIN 4. ADANYA KELEMBABAN

(27)

KECEPATAN EVAPORASI

TUBUH DITENTUKAN OLEH:

1. KELEMBABAN RELATIF UDARA

2. KECEPATAN BERGERAK UDARA / ANGIN

ANGIN

3. LUAS PERMUKAAN TUBUH YANG TERBUKA

(28)

Normal keringat keluar 7 kkal/jam atau 7% dari pengeluaran panas tubuh walau

tak terasa

Udara panas/berolahraga,keluar keringat

1 liter/jam

Penguapan 1 liter(1 kg) membawa panas Penguapan 1 liter(1 kg) membawa panas 580 kkal

Jumlah yang menguap tergantung

(29)

Pengeluaran panas melalui paru, waktu Inspirasi udara jadi jenuh oleh air

Air tambahan waktu ekspirasi membawa panas keluar dalam jumlah sama seperti pada kulit

Pengeluaran panas total melalui bernafas 14% dari pengeluaran panas tubuh

(30)

PAKAIAN MENCEGAH

TRANSFER PANAS

- JENIS BAHAN PAKAIAN

- TEBALNYA

- TENUNAN / RAJUTAN

- UKURAN BENANGNYA

- WARNANYA (UNTUK RADIASI)

- WIND PROOF (UNTUK KONVEKSI)

- PAS KE TUBUH (UNTUK KONVEKSI)

(31)

EFEK BUSANA - Clo

SUHU KULIT NORMAL NYAMAN : 34° C

SATUAN BUSANA – Clo :

-NILAI INSULATIF BUSANA AGAR NYAMAN :

NYAMAN :

- SUHU 21° C

- KECEPATAN ANGIN 0,1 m/det. - KELEMBABAN < 50%

(32)

1 Clo : BUSANA BIASA/RINGAN UNTUK KERJA

2 Clo : LEBIH MAMPU BERTAHAN PADA SUHU DINGIN

4 Clo : INSULASI BUSANA SESEORANG DI KUTUB