Ap hubungan termodinamika dengan ilmu keperawatan?
ya tepatnya gak tau sih, tapi kalo dihubungkan ya ada hubunganya. termodinamika itukan ilmu yang mempelajari panas/kalor yang berkarakter tidak tetap, artinya berubah ubah. Kalo orang sakit suhu tubuhnya bisa naik yang disebut demam atau bisa turun dari suhu normal tubuh, termodinamika bisa mempelajari tentang suhu tubuh manusia, ya mangkanya ada alat yang dinamakan thermometer.
termodinamika Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic =
'perubahan') adalah fisika energi ,
panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem te rmodinamika, yaitu: Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. Hukum Pertama Termodinamika Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Energi dalam suatu system berubah dari nilai awal U1 ke nilai akhir U2 sehubungan dengan kalor Q dan usaha W, Maka ; Oleh karena itu, Hukum Pertama termodinamika berbunyi, energi dalam suatu system berubah dari nilai U2 sehubungan dengan kalor Q dan usaha W; dimana Q adalah positif jika system memperoleh kalor dan negative jika kehilangan kalor, usaha W positif jika usaha dilakukan oleh system dan negative jika usaha dilakukan pada system.Hukum kedua Termodinamika Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya
Maka, Hukum Kedua Termodinamika berbunyi, tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata – mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu sumber pada suhu tertentu seluruhnya menjadi energi mekanik. Hukum ketiga Termodinamika Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan e ntropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
*PENGATURAN SUHU TUBUH* Pengaturan suhu tubuh (termoregulasi), pengaturan cairan tubuh, dan ekskresi adalah elemenelemen dari homeostasis. Dalam termoregulasi dikenal adanya hewan berdarah dingin (coldblood animals) dan hewan berdarah panas (warm-blood animals). Namun, ahli-ahli Biologi lebih suka menggunakan istilah ektoterm dan endoterm yang berhubungan dengan sumber panas utama tubuh hewan. Ektoterm adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari lingkungan (menyerap panas lingkungan). Suhu tubuh hewan ektoterm cenderung berfluktuasi, tergantung pada suhu lingkungan. Hewan dalam kelompok ini adalah anggota invertebrata, ikan, amphibia, dan reptilia. Sedangkan endoterm adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari hasil metabolisme. Suhu tubuh hewan ini lebih konstan. Endoterm umum dijumpai pada kelompok burung (Aves), dan mamalia. Dalam pengaturan suhu tubuh, hewan harus mengatur panas yang diterima atau yang hilang ke lingkungan. Mekanisme perubahan panas tubuh hewan dapat terjadi dengan 4 proses, yaitu konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi. Konduksi adalah perubahan panas tubuh hewan karena kontak dengan suatu benda. Konveksi adalah transfer panas akibat adanya gerakan udara atau cairan melalui permukaan tubuh. Radiasi adalah emisi dari energi elektromagnet. Radiasi dapat mentransfer panas antar obyek yang tidak kontak langsung. Sebagai contoh, radiasi sinar matahari. Evaporasi proses kehilangan panas dari permukaan cairan yang ditranformasikan dalam bentuk gas. Hewan mempunyai kemampuan adaptasi terhadap perubahan suhu lingkungan. Sebagai contoh, pada suhu dingin, mamalia dan burung akan meningkatkan laju metabolisme dengan perubahan hormon-hormon yang terlibat di dalamnya, sehingga meningkatkan produksi panas. Pada ektoterm (misal pada lebah madu), adaptasi terhadap suhu dingin dengan cara berkelompok dalam sarangnya. Hasil metabolisme lebah secara kelompok mampu menghasilkan panas di dalam sarangnya. Beberapa adaptasi hewan untuk mengurangi kehilangan panas, misalnya adanya bulu dan rambut pada burung dan mamalia, otot, dan modifikasi sistim sirkulasi di bagian kulit. Kontriksi pembuluh darah di bagian kulit dan countercurrent heat exchange adalah salah satu cara untuk mengurangi kehilangan panas tubuh. Perilaku adalah hal yang penting dalam hubungannya
dengan termoregulasi. Migrasi, relokasi, dan sembunyi ditemukan pada beberapa hewan untuk menurunkan atau menaikkan suhu tubuh. Gajah di daerah tropis untuk menurunkan suhu tubuh dengan cara mandi atau mengipaskan daun telinga ke tubuh. Manusia menggunakan pakaian adalah salah satu perilaku unik dalam termoregulasi. Alat dan Bahan : 1. Themometer pengukur suhu tubuh 2. Kapas 3. Alkohol Cara Kerja 1. Sebelum anda mengukur suhu tubuh, catatlah suhu lingkungan dan waktu pengukuran. 2. Ukurlah suhu tubuh anda dengan menempatkan termometer ke ketiak anda. 3. Sebelum digunakan, termometer dikibaskan sampai air raksanya mencapai garis 0 terendah yaitu sekitar 35 C. Selain itu bersihkan ujung termometer dengan kapas yang dibasahi alkohol. 4. Letakkan termometer itu di ketiak anda dan diamkan selama 5 menit. 5. Setelah itu, baca skala termometer yang menunjukkan suhu badan anda dan catat di lembar data yang telah disediakan (Tabel Pengamatan). Setelah digunakan bersihkan kembali ujung termometer dengan kapas yang dibasahi alkohol.
*PEMINDAHAN BAHAN* Pengertian pemindahan beban secara manual, menurut American Material Handling Society bahwa material handling dinyatakan sebagai seni dan ilmu yang meliputi penanganan (handling), pemindahan ( moving), Pengepakan ( packaging), penyimpanan ( storing) dan pengawasan (controlling) dari material dengan segala bentuknya.(Wignjosoebroto, 1996). Biomekanika adalah disiplin sumber ilmu yang mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil dari pengetahuan dasar seperti fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi dan konsep rekayasa untuk menganalisa gaya yang terjadi pada tubuh. Kinerja faal dan kenyamanan dari pekerja sudah terbukti sangat menunjang tingkat produktivitas pekerja, dengan demikian para penanggung jawab keselamatan dan kenyamanan kerja harus memikirkan faktor bahaya-bahaya biomekanika.
Sebaiknya aktifitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan rasa sakit pada pekerja. Sebaiknya aktivitas MMH tidak membahayakan pekerja dan tidak menimbulkan sakit pinggang, sakit pundak atau pergelangan tangan yang membuat pekerja menderita. Biomekanika Terapan
NIOSH ( National For Occupational Safety and Health) adalah suatu lembaga yang menangani masalah kesehatan dan keselamatan kerja di Amerika, telah melakukan analisis terhadap faktorfaktor yang bepengaruh terhadap biomekanika yaitu: 1. Berat dari benda yang dipindahkan, hal ini ditentukan oleh pembebanan langsung. 2. Posisi pembebanan dengan mengacu pada tubuh, dipengaruhi oleh: a. Jarak horisontal beban yang dipindahkan dari titik berat tubuh. b. Jarak vertikal beban yang dipindahkan dari lantai. c. Sudut pemindahan beban dari posisi sagital (posisi pengangkatan tepat didepan tubuh). 3. Frekuensi pemindahan dicatat sebagai rata-rata pemindahan/menit untuk pemindahan berfrekuensi tinggi. 4. Periode (durasi) total waktu yang diberlakukan dalam pemindahan pada suatu pencatatan. Beban Kerja Fisik Berdasarkan Jumlah Kebutuhan Kalori
Salah satu kebutuhan umum dalam pergerakan otot adalah oksigen yang dibawa oleh darah ke otot untuk pembakaran zat dalam menghasilkan energi. Menteri Tenaga Kerja melalui Kep. No. 51 tahun 1999, menetapkan kategori beban kerja menurut kebutuhan kalori sebagai berikut : - Beban kerja ringan : 100 – 200 kilo kalori/jam - Beban kerja sedang : > 200 – 350 kilo kalori/jam - Beban kerja berat : > 350 – 500 kilo kalori/jam Menurut Grandjean (1993) bahwa kebutuhan kalori seorang pekerja selama 24 jam ditentukan oleh tiga hal : 1. Kebutuhan kalori untuk metabolisme basal. Keterangan kebutuhan seorang laki-laki dewasa memerlukan kalori untuk metabolisme basal ± 100 kilo joule (23,87 kilo kalori) per 24 jam per kg BB. Sedangkan wanita dewasa memerlukan kalori untuk metabolisme basal ± 98 kilo joule (23,39 kilo kalori) per 24 jam per kg BB.
2. Kebutuhan kalori untuk kerja. Kebutuhaan kalori untuk kerja sangat ditentukan oleh jenis aktivitas kerja yang dilakukan atau berat ringannya pekerjaan. 3. Kebutuhan kalori untuk aktivitas-aktivitas lain diluar jam kerja. Rata-rata kebutuhan kalori untuk aktivitas diluar kerja adalah ± 2400 kilo joule (573 kilo kalori) untuk laki-laki dewasa dan sebesar 2000 – 2400 kilo joule (425 – 477 kilo kalori) per hari untuk wanita dewasa.
*TERMODINAMIKA* ENTROPI, ENERGI BEBAS DAN ARAH REAKSI Entropi dan Ketidakteraturan Redistribusi
partikel gas dalam wadah terjadi tanpa perubahan energi dalam total sistem, semua susunan ekivalen
Jumlah
cara komponen sistem dapat disusun tanpa merubah energi sistem terkait erat dengan kuantitas entropi (S)
Entropi
adalah ukuran ketidakteraturan sistem
Sistem
dengan cara tersusun ekivalen komponennya sedikit seperti kristal padat memiliki ketidakteraturan yang kecil atau entropi rendah
Sistem
dengan cara tersusun ekivalen komponennya banyak seperti gas memiliki ketidakteraturan besar atau entropi tinggi
Jika
entropi sistem meningkat, komponen sistem menjadi semakin tidak teratur, random dan energi sistem lebih terdistribusi pada range lebih besar S disorder > Sorder
Seperti
halnya energi dalam atau entalpi, entropi juga fungsi keadaan yaitu hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir tidak pada bagaimana proses terjadinya
Ssis
= Sfinal – Sinitial
Jika
entropi meningkat maka S sis akan positif, sebaliknya jika entropi turun, maka S sis akan negatif Entropi dan Hukum Kedua Termodinamika
Apa
yang menentukan arah perubahan spontan?
Sistem
alami cenderung kearah tidak teratur, random, distribusi partikel kurang teratur
Beberapa
sistem cenderung lebih tidak teratur (es meleleh) tetapi ada juga yang lebih teratur (air membeku) secara spontan
Dengan
meninjau sistem dan lingkungan terlihat semua proses yang berlangsung dalam arah spontan akan meningkatkan entropi total alam semesta (sistem dan lingkungan). Ini yang disebut dengan hukum kedua termodinamika
Hukum
ini tidak memberikan batasan perubahan entropi sistem atau lingkungan, tetapi untuk perubahan spontan entropi total sistem dan lingkungan harus positif
Suniv
= Ssis + Ssurr > 0 Entropi Molar Standar
Entropi
(S) berhubungan dengan jumlah cara (W) sistem dapat tersusun tanpa merubah energi dalam
Tahun S
1877 Ludwig Boltzmann menguraikan hubungan ini secara kuantitatif
= k ln W
Dimana
-23
k adalah konstanta Blotzmann (R/N A) 1,38x10
J/K
Tidak
seperti entalpi, entropi memiliki nilai mutlak dengan menerapkan hukum ketiga Termodinamika yang menyatakan kristal sempurna memiliki entropi nol pada temperatur nol absolut S sis = 0 pada 0 K
Pada
nol absolut, semua partikel pada kristal memiliki energi minimum sehingga hanya ada satu cara mereka tersusun
Nilai
entropi biasanya dibandingkan pada keadaan standar dengan T tertentu, untuk gas pada 1 atm, larutan 1 M, dan zat murni pada keadaan paling stabil untuk padat dan cair
Entropi
merupakan besaran ekstensif sehingga tergantung pada jumlah oleh karena itu dikenalkan dengan entropi molar standar dalam satuan J/mol K o
Memperkirakan Nilai S Relatif Sistem
Berdasarkan pengamatan level molekuler kita bisa memperkirakan entropi zat akibat pengaruh Perubahan temperatur Keadaan fisik dan perubahan fasa Pelarutan solid atau liquid Pelarutan gas Ukuran atom atau kompleksitas molekul 1. Perubahan Temperatur
o
S meningkat seiring dengan kenaikan temperatur
T(K) 273 295 298 o
S 31,0 32,9 33,1
Kenaikan temperatur menunjukkan kenaikan energi kinetik rata-rata partikel 2. Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa
Ketika fasa yang lebih teratur berubah ke yang kurang teratur, perubahan entropi positif o Untuk zat tertentu S meningkat manakala perubahan zat dari solid ke liquid ke gas
Na H2O C(grafit)
o
S (s / l) 51,4(s) 69,9 (l) 5,7(s) o S (g) 153,6 188,7 158,0 3. Pelarutan solid atau liquid
Entropi solid atau liquid terlarut biasanya lebih besar dari solut murni, tetapi jenis solut dan solven dan bagaimana proses pelarutannya mempengaruhi entropi overall
NaCl AlCl3 CH3OH
o
S s/l 72.1(s) 167(s) 127(l) o S aq 115,1 -148 132 4. Pelarutan Gas
Gas begitu tidak teratur dan akan menjadi lebih teratur saat dilarutkan dalam liquid atau solid Entropi larutan gas dalam liquid atau solid selalu lebih kecil dibanding gas murni o o Saat O2 (S g = 205,0J/mol K) dilarutkan dalam air, entropi turun drastis (S aq = 110,9 J/mol K) 5. Ukuran Atom atau Kompleksitas molekul
Perbedaan entropi zat dengan fasa sama tergantung pada ukuran atom dan komplesitas molekul Li Na K Rb Cs Jari2 152 186 227 248 265 M molar 6.941 22.99 39.10 85.47 132.9 o S (s) 29.1 51.4 64.7 69.5 85.2 Untuk senyawa, entropi meningkat seiring dengan kompleksitas kimia yaitu dengan semakin banyaknya jumlah atom dalam molekul Hal ini berlaku untuk senyawa ionik dan kovalen
NO NO2 N2O4
o
S (g) 211 240 304 Kecenderungan ini didasarkan atas variasi gerakan yang dapat dilakukan molekul Untuk molekul lebih besar lagi, juga perlu diperhitungkan bagaimana bagian dari melekul dapat bergerak terhadap bagian lain Rantai hidrokarbon panjang dapat berotasi dan bervibrasi dengan lebih banyak cara dibanding rantai pendek
CH4 C2H6 C3H8 C4H10
o
S 186 230 270 310
Entropi Standar Reaksi
Ssurr
S
orxn
oproduk
oreaktan
= mS - nS m dan n adalah jumlah individual spesies diwakili oleh koefisien reaksi Jika ammonia terbentuk dari komponen nya, 4 mol gas menghasilkan 2 mol gas karena gas memiliki entropi molar tinggi, terlihat entropi produk kurang dari reaktan sehingga entropi turun selama reaksi N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) orxn o o o = (2 mol NH3 x S NH3) – [(1 mol N2 x S N2) + (3 mol H2 x S H2)] S orxn = (2 x 193) – [(1 x 191,5) + (3 x 130,6) = -197 J/K S Hk kedua menyatakan penurunan entropi sistem hanya dapat terjadi jika entropi lingkungan meningkat melebihinya Peran penting lingkungan adalah dalam memberi panas ke sistem atau mengambilnya dari sistem (lingk dapat berperan sebagai source or heat sink) Pada perubahan eksotermik, panas yang dilepas sistem, diserap oleh lingkungan ini menyebabkan gerak random partikel dilingkungan meningkat sehingga entropi meningkat qsis <>surr > 0, Ssurr > 0 Pada perubahan endotermik, sistem menyerap panas dan lingkungan melepas panas, sehingga entropi lingkungan menurun, q sis > 0, qsurr <>surr <> Perubahan entropi lingkungan berbanding lurus dengan perubahan panas sistem dan berbanding terbalik dengan temperatur lingkungan sebelum transfer panas -qsis, dan Ssurr 1/T Kombinasinya menghasilkan Ssurr
orxn
S
= -qsis /T
Jika proses berlangsung pada tekanan konstan, q p sama dengan H sehingga
Ssurr
= -Hsis /T
Kita dapat menghitung S surr dengan mengukur H sis dan temperatur ketika perubahan terjadi
Hukum Termodinamika
Hukum pertama Termodinamika adalah bentuk lain dari hukum kekekalan energi yang diaplikasikan pada perubahan energi dalam yang dialami oleh suatu sistem. Maka : - Sistem adalah sejumlah zat dalam suatu wadah, yang menjadi pusat perhatian untuk dianalisis. - Lingkungan adalah segala sesuatu diluar sistem. - Batas , perantara lingkungan dan sistem.
