BAHAN AJAR
KONSEP KALOR DALAM MENJAGA KESTABILAN SUHU TUBUH PADA MANUSIA
Oleh:
Ratna Fitriani, S.Pd
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas limpahan rahmat-Nya sehingga Saya dapat menyelesaikan bahan ajar Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) Terpadu untuk siswa kelas VIII Sekolah Menegah Pertama. Bahan ajar ini disusun berdasarkan Standar Isi 2006 yang lebih menempatkan siswa sebagai pusat kegiatan belajar (Student Center). Dalam bahan ajar Ilmu Pengetahuan Alam ini akan dibahas tentang “Konsep Kalor Dalam Menjaga Kestabilan Tubuh Pada Manusia”.
Saya menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan bahan ajar ini. Oleh karena itu, saya sangat mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan kesempurnaan bahan ajar ini.
Saya mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu proses penyelesain bahan ajar ini, terutama seluruh Dosen PPGDJ Kategori 2 Tahun 2022 Universitas Surabaya yang telah memberikan saran dan masukan selama penyusunan agar bahan ajar ini sempurna. Semoga bahan ajar ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi peserta didik.
Banjarsari, 23 September 2022
Penulis
Pendahuluan
Perubahan kalor berupa penerimaan atau pelepasan energi panas tidak hanya terjadi pada benda melainkan juga terjadi pada makhluk hidup. Perubahan kalor mempengaruhi kestabilan suhu tubuh pada manusia. Faktanya suhu tubuh merupakan satu dari empat tanda vital dari kesehatan tubuh manusia yang harus diperhatikan, tiga lainnya adalah tekanan darah, denyut nadi, dan laju pernapasan. Tinggi atau rendahnya suhu tubuh seseorang juga bisa menjadi indikator kondisi kesehatannya.
Pada manusia suhu tubuh memiliki peran penting terhadap fungsi dari jaringan dan sel tubuh. Suhu tubuh normal umumnya berada di rentang antara 36,5–37,2oC. Adanya aktivitas fisik dan pengaruh dari suhu lingkungan dapat mempengaruhi jumlah kalor yang diterima ataupun yang dilepaskan oleh tubuh manusia, hal ini yang menyebabkan suhu tubuh dapat meningkat atau terjadi penurunan dari suhu tubuh normal.
Suhu tubuh yang lebih rendah ataupun yang lebih tinggi dari rentang suhu tubuh normal akan menyebabkan resiko gangguan kesehatan pada manusia. Ketika tubuh gagal melakukan mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh, dapat mengganggu fungsi tubuh bahkan kegagalan multiorgan.
Diharapkan setelah membaca bahan ajar ini pembaca dapat memiliki kemampuan untuk menjaga kestabilan suhu tubuh saat melakukan aktivitas fisik yang beresiko mempengaruhi tidak stabilnya suhu tubuh, adanya pengaruh dari suhu lingkungan dengan cuaca yang ekstrim dan mengetahui kondisi kesehatannya jika mengalami demam atau suhu tubuh menurun secara drastis.
Penulis
Petunjuk Belajar
Agar kamu dapat menguasai materi secara baik dan berhasil mencapai tujuan pembelajaran, alangkah baiknya kamu mengikuti Petunjuk Belajar berikut ini :
a. Berdoalah sebelum mempelajari bahan ajar ini.
b. Sebelum mempelajari bagian inti dari modul bahan ajar ini, sebaiknya kamu membaca dan memahami capaian pembelajaran agar kamu merasa memiliki tujuan pembelajaran.
c. Anak-anak, agar bahan ajar ini dapat membantu kamu dalam belajar IPA, kamu harus memperhatikan berbagai bagian/fitur yang ada di dalam bahan ajar.
Lakukanlah berbagai kegiatan atau tugas yang ada dalam bagian-bagian tersebut.
Jangan hanya membaca uraian/deskripsi materi, karena hal tersebut tidak akan menghasilkan pemahaman yang utuh.
d. Jangan lupa untuk membuat catatan khusus yang kamu anggap penting selama mempelajari bahan ajar ini, lalu berikan tanda dengan memberi garis bawah pada materi tersebut. Pakailah pulpen berwarna atau spidol untuk memberi garis bawah tersebut.
“Selamat belajar, semoga berhasil dengan baik”
DAFTAR ISI
Halaman Judul...
Kata Pengantar... 2
Pendahuluan... 3
Petunjuk Belajar... 4
Daftar Isi... 5
Peta Pikiran... 6
Kompetensi Dasar dan Indikator... 7
Uraian Materi Kalor... 8
A. Pengertian Kalor...8
B. Kalor Jenis...8
C. Perubahan Energi Panas...10
D. Pengaruh Perubahan Kalor Terhadap Mekanisme Kestabilan Suhu Tubuh Manusia 1. Pengaruh kalor terhadap kestabilan tubuh pada manusia...12
2. Termoregulasi (Mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh)...13
Peta Pikiran
Kompetensi Dasar dan Indikator
Kompetensi Dasar Indikator
3.4 Menganalisis konsep suhu, pemuaian, kalor, perpindahan kalor, dan penerapannya dalam kehidupan sehari hari termasuk mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh pada manusia dan hewan
3.4.1 Mengaitkan pengaruh penerimaan kalor terhadap kestabilan suhu tubuh manusia 3.4.2 Menganalisis dampak Heat Stroke bagi
kesehatan tubuh manusia
3.4.3 Mengaitkan pengaruh pelepasan kalor terhadap kestabilan suhu tubuh manusia 3.4.4 Menganalisis dampak Hipotermia bagi
kesehatan tubuh manusia
Kompetensi Dasar Indikator
4.4 Melakukan percobaan untuk menyelidiki pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda serta perpindahan kalor
4.3.1 Membuat poster tips menghindari atau mengatasi Heat Stroke saat upacara di hari yang terik
4.3.2 Menyajikan poster tips menghindari atau mengatasi Heat Stroke saat upacara di hari yang terik
4.3.3 Membuat poster tips menghindari atau mengatasi Hipotermia saat camping di cuaca yang dingin
4.3.4 Menyajikan poster tips menghindari atau mengatasi Hipotermia saat camping di cuaca yang dingin
A. Pengertian Kalor (Q)
Saat kalian mengikuti kegiatan upacara yang dimulai dari jam 8 pagi saat matahari sudah bersinar terik. Apa kulit kalian terasa panas? Mengapa sinar matahari menyebabkan kulit kalian panas? Apa yang dibawa oleh sinar matahari sehingga menyebabkan kulit kalian terasa panas?
Ketika itu energi yang menyebakan panas yang dibawa oleh sinar matahari mengalir ke kulit kalian. Energi tersebut mengalir dari benda bersuhu tinggi (sinar matahari) ke benda bersuhu rendah (kulit). Energi tersebut dikenal sebagai kalor. Kalor secara alamiah mengalir dari benda bersuhu lebih tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah (dingin). Kalor tidak sama dengan suhu. Suhu adalah sifat suatu benda yang muncul setelah diberikan energi kalor.
Kalor diukur dalam satuan kalori. Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 ℃ dari 1 gram air. Satuan kalor dalam SI adalah Joule. Satu kalori sama dengan 4,184 Joule, dan sering dibulatkan menjadi 4,2 Joule.
B. Kalor Jenis (c)
Pernahkah kalian memperhatikan di siang hari yang begitu terik, air yang berada di kolam, sungai atau danau tetap terasa dingin? Sedangkan aspal di jalan terasa begitu panas? Padahal mendapatkan terik Matahari yang sama. Mengapa bisa demikian? Apakah masing-masing benda atau zat memiliki kemampuan menyerap kalor yang berbeda-beda? Air termasuk zat yang memiliki kalor jenis tinggi yang dapat menyerap banyak energi kalor dengan hanya
sedikit perubahan suhu. Apa itu kalor jenis? Kalor jenis adalah jumlah energi panas yang diperlukan oleh 1 kg bahan tertentu untuk menaikkan suhunya sebesar 1 Kelvin.
Setiap bahan atau zat memiliki kalor jenis yang berbeda. Satuan kalor jenis adalah Joule per kilogram per Kelvin [J/ (kg. K)], atau dalam Joule per kilogram per derajat Celsius [J/ (kg. 0 C)]. Mengapa bisa sama? Hal ini dikarenakan bahwa perubahan suhu 1 Kelvin sama dengan 1 derajat Celsius.
Menurut kalian kenapa masing-masing benda bisa memiliki kalor jenis yang berbeda-beda?
Tabel 1.1 Kalor Jenis Beberapa Bahan N
o Nama Zat Kalor Jenis
J/kg ℃ Kkal/kg ℃
1 Alkohol 2.400 550
2 Es 2.100 500
3 Air 4.200 1.000
4 Uap air 2.010 480
5 Alumunium 900 210
6 Besi/Baja 450 110
7 Emas 130 30
8 Gliserin 2.400 580
9 Kaca 670 160
10 Kayu 1.700 400
11 Kuningan 380 90
12 Marmer 860 210
13 Minyak tanah 2.200 580
14 Perak 230 60
15 Raksa 140 30
16 Seng 390 90
17 Tembaga 390 90
18 Timbal 130 30
19 Badan manusia 3.470 830
Sumber: Fisika, kane & Sterheim,1991 Tabel 1.2 Kalor Jenis Beberapa Bahan
N
o Nama Zat Kalor Jenis
J/kg K
1 Air 4.184
2 Alkohol 2.450
3 Alumunium 920
4 Karbon 710
5 Pasir (Grafit) 664
6 Besi 450
7 Tembaga 380
8 Perak 235
Sumber: Buku IPA Kelas 7 Kemdikbud RI, 2017
Tabel 1.2 menunjukkan bahwa kalor jenis air lebih tinggi dibandingkan dengan kalor jenis beberapa bahan lainnya. Air, alkohol dan bahan-bahan lain yang memiliki kalor jenis tinggi dapat menyerap banyak energi panas dengan sedikit perubahan suhu.
C. Perubahan Energi Panas
Saat kalian camping di perkemahan perjusami kemudian ditugasi untuk memasak makan malam untuk regu kalian dari bahan-bahan makanan yang telah dibekal dari rumah. Kalian melakukan aktivitas merebus pada kegiatan memasak agar dapat menghidangkan masakan untuk regu. Informasi apa yang diperlukan oleh kalian agar aktivitas merebus pada kegiatan memasak dapat sesuai yang diharapkan? Adakah hubungannya dengan suhu dan kalor?
Pada suhu berapa bahan-bahan makanan tersebut agar matang dari aktivitas merebus pada kegiatan memasak? Bagaimana kita dapat mengetahui energi panas yang diterima untuk mendapatkan suhu tersebut? Kenaikan suhu disebabkan penerimaan kalor pada suatu benda tidak dapat diukur secara langsung. Sekarang anggap saja di dalam panci terdapat 2 kg air dan suhu lingkungan 25 ℃ . Agar bahan makanan tersebut dapat matang ketika direbus diperlukan suhu sebesar 100 ℃ . Kalian sebenarnya sudah memiliki cukup informasi untuk menemukan kalor yang ditambahkan kepada air menggunakan persamaan di bawah ini.
Perubahan Energi Panas=Massa × Kalor jenis × Perubahan suhu Q=m ×c × ∆T
m adalah massa air, c adalah kalor jenis air, dan Δ (baca: delta) berarti “perubahan,” jadi
“delta T” adalah perubahan suhu. “Perubahan” yang ditunjukkan oleh Q, merupakan simbol perubahan energi panas (benda menerima kalor atau melepas kalor).
Apabila delta T positif, Q juga positif. Ini berarti bahwa benda mengalami kenaikan suhu dan mendapat energi panas (menerima kalor). Apabila delta T negatif, Q juga negatif. Benda kehilangan energi panas (melepas kalor) dan mengalami penurunan suhu.
kita dapat menggunakan strategi mnemonic untuk mengahapalkan rumus ketika kalor berpindah.
Dari persamaan Q=m ×c × ∆T kita bisa mengingat sebagai Kalor macet
Pada kasus aktivitas merebus di atas adalah peristiwa menerima energi panas. Ayo kita hitung kalor yang diterima oleh air. Langkah-langkah penyelesaian yang dapat kalian lakukan adalah sebagai berikut.
Informasi yang diketahui adalah:
Massa daging, m = 2 kg
Kalor jenis, c air = 4.184 J/(kg. K) Suhu awal, Tawal = 25 °C
Suhu akhir, Takhir = 100 °C
ΔΤ = 100 °C – 25 °C = +¿ 75 °C = +¿ 75 K (karena, Skala Celcius = Skala Kelvin)
∆ T=Takhir−Tawal
Kenaikan Suhu
+Q=+(m× c × ∆ T)
Tambah kalor ¿ Tambah macet
Penurunan Suhu
−Q=−(m× c × ∆ T)
Kurang kalor ¿ Kurang macet
Apa yang ditanyakan?
Perubahan energi panas (kalor yang diterima), +¿ Q Gunakan persamaan Q = m × c × ΔΤ
Penyelesaian:
Q = m × c × (Takhir – Tawal)
+¿ Q = 2 kg × 4.184 J/(kg. K) × ( +¿ 75 K) +¿ Q = +¿ 627.600 J
+¿ Q = +¿ 627,6 kJ
D. Pengaruh Perubahan Kalor Terhadap Mekanisme Kestabilan Suhu Tubuh Manusia 1. Pengaruh kalor terhadap kestabilan suhu tubuh pada manusia
Perubahan kalor (penerimaan ataupun pelepasan kalor) akan mempengaruhi mekanisme kestabilan suhu tubuh pada manusia. Jika manusia berada pada lingkungan dengan cuaca yang panas maupun melakukan aktivitas yang dapat membuat tubuhnya menerima atau menghasilkan kalor maka akan mengalami peningkatan suhu tubuh. Namun jika manusia berada pada lingkungan dengan cuaca yang dingin maupun melakukan aktivitas yang dapat membuat tubuhnya melepaskan kalor maka akan mengalami penurunan suhu tubuh.
Faktanya suhu tubuh merupakan satu dari empat tanda vital dari kesehatan tubuh manusia yang harus diperhatikan, tiga lainnya adalah tekanan darah, denyut nadi, dan laju pernapasan.
Pada manusia suhu tubuh memiliki peran penting terhadap fungsi dari jaringan dan sel tubuh.
Suhu tubuh normal seseorang bisa berubah-ubah tergantung aktivitas yang dilakukan atau kondisi tubuh orang tersebut. Meski demikian, suhu tubuh normal umumnya berada di rentang antara 36,5–37,2oC pada rentang ini jaringan dan sel tubuh akan berfungsi secara optimal.
Suhu tubuh adalah ukuran dari kemampuan tubuh dalam menghasilkan dan menyingkirkan hawa panas. Suhu tubuh bisa dipengaruhi oleh berbagai hal, misalnya suhu lingkungan.
Tinggi atau rendahnya suhu tubuh seseorang juga bisa menjadi indikator kondisi kesehatannya.
2. Termoregulasi (Mekanisme Menjaga Kestabilan Suhu Tubuh)
Termoregulasi atau pengaturan suhu adalah mekanisme untuk mempertahankan suhu tubuh.
Regulasi ini termasuk dalam sistem homeostasis yang berusaha mempertahankan suhu tubuh internal secara stabil agar dapat bertahan hidup. Termoregulasi berperan dalam memastikan tubuh berfungsi dengan baik dan juga berperan dalam respons tubuh terhadap patogen infeksi.
Ketika tubuh gagal melakukan termoregulasi, dapat terjadi hipertermia (suhu tubuh tinggi atau panas) atau hipotermia (suhu tubuh rendah atau dingin). Keduanya sama-sama dapat mengganggu fungsi tubuh bahkan kegagalan multiorgan.
Termoregulasi melibatkan berbagai sistem organ:
Otak (hipotalamus)
Kulit
Kelenjar keringat
Otot
Saat tubuh terpapar suhu panas dari lingkungan sekitar, akan ada sinyal yang dikirimkan ke hipotalamus sehingga memicu pengeluaran keringat dari kulit. Berkeringat merupakan mekanisme tubuh untuk mendinginkan tubuhnya sambil mengeluarkan panas melalui evaporasi keringat.
Pada saat terpapar suhu dingin dari lingkungan sekitar, tubuh akan membuat otot-otot rangka berkontraksi untuk memproduksi panas. Selain itu otot arrector pili (otot yang menarik folikel rambut) akan menarik folikel rambut sehingga panas terperangkap di dalam tubuh.
Untuk lebih meluaskan wawasan mengenai perubahan kalor terhadap kestabilan suhu tubuh pada manusia. Kalian dapat mengingat kembali bahwa benda dapat menerima ataupun
melepaskan kalor. Ayo cari tahu bagaimana dampaknya terhadap kesehatan tubuh melalui kegiatan belajar pada LKPD.1 Tips Menghindari atau Mengatasi Heat Stroke saat Upacara di hari yang terik dan LKPD.2 Tips Menghindari atau Mengatasi Hipotermia saat Camping di Cuaca yang Dingin serta melakukan literasi dari artikel di bawah ini!
Kenali Tanda-tanda Heatstroke dan Penanganannya
sumber : https://www.alodokter.com/kenali-gejala-heat-stroke-dan-pencegahannya
Hipotermia
sumber : https://www.alodokter.com/hipotermia
DAFTAR PUSTAKA
https://static.buku.kemdikbud.go.id/content/pdf/bukuteks/kurikulum21/IPA-BS-KLS
%20VII.pdf diakses pada 20 September 2022 pukul 08.00 wib
https://www.alodokter.com/memahami-suhu-tubuh diakses pada 24 September 2022 pukul 08.00 wib
https://www.alodokter.com/komunitas/topic/mekanisme-tubuh-saat-kedinginan- diakses pada 24 September 2022 pukul 08.00 wib
https://www.halodoc.com/artikel/ini-yang-perlu-diketahui-tentang-suhu-tubuh diakses pada 24 September 2022 pukul 08.00 wib
http://repository.ump.ac.id/189/3/BAB%20II_Wahyu%20Tri%20W..pdf diakses pada 24 September 2022 pukul 08.00 wib
