BAB 13. Manusia dan Lingkungannya - Fisika Lingkungan : Bab 13 Manusia dan Lingkungan Kel.13

(1)

BAB 13.

Manusia dan

Lingkunganny

(2)

• Interaksi lingkungan manusia melibatkan prinsip

yang sama seperti yang dibahas dalam Ch. 12.

Bagaimanapun, kita harus lihat tiga faktor tambahan.

Mereka adalah pakaian, keringat, dan hiburan. Ini

diuji dengan mempertimbangkan kelangsungan

hidup pada lingkungan dingin, kelangsungan hidup

pada lingkungan panas, dan manusia itu

thermoneutral terhadap pengeluaran energi. Variabel

yang perlu untuk dipertimbangkan adalah tingkat

metabolisme, area permukaan, perubahan kalor laten,

suhu tubuh, dan tubuh (aturan dan pakaian) yang

(3)

13.1 Area, Tingkat Metabolisme, dan

Penguapan

• Table 13.1. Tingkat produksi metabolisme panas

untuk manusia

Aktivitas M

(W/m2) Tidur

Bangun, istirahat Berdiri

Bekerja diatas bangku (duduk) atau mengemudi Kedudukan pada saat bekerja

Tingkat bekerja pada 4 km/jam atau bekerja lembut

Tingkat bekerja pada 5,5 km/jam atau sedang pekerjaan berat Tingkat bekerja pada 5,5 km/jam dengan 20 kg pack atau menopang pekerjaan berat

(4)

Gambar 13.1 Tingkat metabolisme yang diperlukan

mengimbangi pengeluaran energi pada berbagai

temperatur operative, untuk tiga nilai-nilai dari

(5)

13.2 Kelangsungan hidup dalam

Lingkungan Dingin

• Persamaan (12.11) akan digunakan sebagai basis untuk pengujian energi dan kebutuhan berlawanan yang berkenaan dengan panas untuk manusia. Pertimbangan pertama pada temperatur paling rendah di mana manusia dapat melangsungkan hidup. Ini dapat ditemukan dengan mengumpamakan nilai-nilai ekstrim untuk M, ghb, E , dan gha. Jika kita mengasumsikan d = 0,17 m,

u = 3 m/s, Er = 0,1 M, Es = 12 W/M2, dan Tb= 360 C kemudian pada temperatur sama yang paling rendah untuk kelangsungan hidup dapat dihitung untuk berbagai pertahanan dan tingkat metabolisme. Dari Tabel A.3, dengan Ta = 00 C, gr = 0,16 mol m-2 s-1. Lapisan batas konduktans adalah:

• gHa = 0,79 mol/m2s

• Kehilangan kalor laten pada kulit adalah tidak terikat pada temperatur.

(6)

(7)

TABEL 13.2

Faktor daya serap

_{Faktor daya serap}

udara

,

_,

c

_c

untuk

_untuk

sejumlah

_sejumlah

pabrik

_pabrik

• Pabrik c ( s/m)

• Sangat membuka kemeja tenunan 1.1

• Merajut baju dalam berbahan katun atau Kaos 0.86 • Pemerataan dari 13 jenis kemeja dari warga sipil 0.61

• Wol yang cerah, kain gabardin, musim panas 0.44-0.51

• Sejumlah kain katun 0.44-0.48

• Seragam kain kepar,8.2 oz.Army 0.27

• Popelin,6 oz . Army 0.2

(8)

APLIKASI :

Contoh 13.1. Diasumsikan kamu sedang mengarah keluar rumah

manakala

Te

= - 200C.Tentukan konduktansi jaringan yang

diperlukan untuk berdiri, berjalan, berlari.

Solusi

Konduktansi yang diperlukan dapat dibaca secara langsung dari

Gambar 13.2. Jika kamu berniat mewakili periode lame waktu

pada

M

= 90 W/m

2

, kamu akan memerlukan.

gHb

= 0.05 mol

m

-2

s

-1

. Karena berjalan kamu akan memerlukan 0.1 mol

m

-2

s

-1

.Dan untuk berlari kamu akan memerlukan 0.25mol`

(9)

• Karena data ini adalah untuk efek-efek terhadap

udara pada pengangkutan uap air, maka

data-data ini tidak ideal untuk komputasi terhadap

transportasi udara panas , tetapi kekurangan

yang ada lebih mengarahkan informasi dimana

kita menggunakan nilai-nilai ini untuk

kedua-duanya (uap air dan panas). Menurut gambar

13.2, sebuah kec.angin sebesar 10m/s akan

menggandakan konduktansi JO kain, dan

(10)

13.4 Kelangsungan Hidup di

Lingkungan Panas

(11)

(12)

(13)

(14)

Baju dan lapisan batas konduktansi, serta tekanan uap atmosfer.

Lapisan batas konduktansi untuk perubahan uap diberikan

persamaan 7.33 dalam 2,5m/s kecepatan angin, lapisan batas

konduktansi

Contoh 3.2 apakah baju dari bahan konduktansi akan menjaga kulit tetap kering pada waktu panas dengan tekanan udara sebesar 1,5 kPa

Penyelesaian:

Sesuai gambar 13.4 dengan ea = 1,5 kPa, terdapat konduktansi sebesar

0,2 batas kalor laten yang dilepaskan tetapi sebuah konduktansi 0,3 Tidak Sebuah konduktansi diantara kedua konduktansi tersebut dikatakan 0,25 , seharusnya baju tersebut dapat menjaga menjaga tubuh tetap

(15)

Persamaan keseimbangan Energi akan sama untuk

rangkaian sumber dengan asumsi yang

dikombinasikan dengan

,

Persamaannya Energinya berubah menjadi

Sebagai contoh kita gunakan persamaan (13.7)

kita periksa afek dari temperatur pakaian .Yang dapat diketahui dari seseorang yang bekerja pada tingkat nilai tertentu. Kita asumsikan ea = 1kPa, Tb = 380 _C,

g_Hr= 1 mol m-2_s-1_,g

Ht = 2,8mol m-2 s-1 , gVc = gHc, =0,1 M,dan

gva = 0,8 mol m-2 s-1 (u = 2,5 m/s: kita dapat melihat contoh sebelumnya).

Hasil perhitungan digambarkan pada gambar 13.5. Masing-masing bagian dari grafik menggambarkan kenaikan temperatur operative dengan penurunan konduktansi pakaian pada bagian dari gambar 13.4 dimana adalah maximum.

(16)

Gambar 13.5 Maksimum toleransi tekanan operativ

untuk seseorang sebagai fungsi dari pakaian

konduktansi. Tekanan uap 1kPa, dengan kecepatan 2,5

m/s

(17)

Temperatur Operativ yang Lembab

• Persamaan energi tepat digunakan saat mengindikasi penentuan

tegangan dari tekanan yang diberikan. Tekanan diindikasi dari temperatur operativ

• temperatur operativ merupakan kombinasi transfer panas yang merupakan karakteristik dari lingkungan kedalam nilai tunggal

• Fraksi tekanan molaritas berbeda dalam persamaan (12.6) dapat

diduga dengan transformasi Penman (penjelasan lebih lanjut

dalam chapter 14) diberikan :

• es-ea = es (Ts) – es (Ta) + es (Ta) – ea (Ts –Ta) + D

• _Dimana _{rata-rata Ts dan Ta,dan D merupakan atmosfer} dengan jumlah uap yang sedikit

 

(18)

Meletakkan sebagai rata-rata Ts dan Ta

yang akan memberikan ketelitian yang cukup

untuk tujuan tersebut

• dengan subtitusi, persamaan energinya berubah menjadi



Tekanan operativ lembab (Gagge,1981) adalah temperatur dari sumber yang seragam dengan kelembaban 100 persen. Untuk setiap orang sebagai contoh sebuah kelembaban ruang, persamaan (13.9) diturunkan

(19)

tekanan operativ temperatur yang berasal dari

pengurangan persamaan (13.10) dari persamaan

(13.9)

• Dimana Teh merupakan temperature sumber, atau temperatur lembab operativ. Sehingga persamaannya (13.11) berubah menjadi :



Dalam kehidupan manusia membutuhkan suatu kondisi dimana mereka bisa merasakan Kenyamanan,jika Tb= 37° C, dan gHr = 1 . Untuk kondisi normal pada saatmemakai pakaian diasumsikan0,4 . Kombinasi persamaan (12.15) dan (12.16), dan asumsi kedua kulit dan temperatur udara sebelumnya 34°, Diberikan persamaan (13.12):

  

ekspresi disubtitusi kedalam persamaan (12.11) perkiraan temperatur operativ akan kita dapatkan. Plot dalam gambar 13.6 untuk tekanan uap dari 0,5 dan 3 kPa.

(20)

Gambar 13.6 selalu menggambarkan perubahan relatif kecil dari hasil

aktivitas dalam perubahan yang wajar dalam temperatur yang nyaman

(21)

References

• Darwin, Charles (1832) Journal of Researches into the Natural History and Geology of the Countries Visited During the Voyage of H.M.S.Beagle Round the Word. Lomdon: John Murray.

• Dubois,D.and E.F.Dubois (1915) The Measurement of the surface area of Man.Arch.Intern.Med.15:868-881.

• Gagge,A.P..(1981)Rational temperature indices of thermal comford.P.79-98 in K.Cena and J.A.Clark(eds), Bioengenering,

Thermal Physiologi and Comford. Amstersdam:Elsevier.

• Kerslake, D.McK.(1972) The Stress of Hot Enviroment. London: Cambridge University Press.

• Landsberg, H. E. (1969) Weather and Health, an Introduction To Biometeorologi. Garden City,NY:Doubleday.