Konservasi Energi Dalam Tubuh

1. Konservasi Energi Dalam Tubuh

Konservasi energi dalam tubuh dapat dituliskan dalam persamaan sederhana :

Perubahan cadangan energy dalam tubuh antara lain energi makanan, lemak tubuh dan panas tubuh adalah sama dengan panas yang hilang dari tubuh plus kerja yang dilakukan. Persamaan

ini,

yang

merupakan

pernyataan

dari

hukum

pertama

Termodinamika

mengasumsikan bahwa tak ada makanan atau minuman yang dipergunakan dan taka da feses atau urin yang dikeluarkan selama interval waktu yang ditentukan Ada perubahan energy berkelanjutan yang berada dalam tubuh ketika bekerja atauun tidak. Kita dapat menuliskan hokum pertama Termodinamika sebagai berikut : ∆ = ∆ ∆ − ∆

(1.1)

∆ adalah perubahan cadangan energi, ∆ adalah panas yang hilang atau dicapai, dan Dimana ∆ (∆ = 1) ∆ ∆ adalah pekerjaan yang dilakukan oleh tubuh. Tubuh tidak melakukan pekerjaan (∆ dan pada suhu konstan umumnya menyalurkan panas ke sekitarnya (bila lingkungannya berada pada suhu yang lebih rendah), rend ah), dan ∆ tersebut menjadi negatif. Oleh sebab itu, ∆ juga ∆ tersebut ∆ juga negatif, ∆ didiskusikan pada bagian 1.2, perihal mengindikasikan penurunan energi. Perihal energi ∆ kerja ∆ akan ditempatkan pada bagian 1.4 ∆ akan didiskusikan pada bagian 1.3 dan perihal panas ∆ ∆ ditempatkan Sengatlah berguna untuk membicarakan tentang tingkat perubahan ∆, ∆, ∆ ∆ dan ∆ (perubahan dalam kuantitas-kuantitas ini dalam interval waktu ∆). ∆). Persamaan 1.1 kemudian menjadi : ∆ ∆

=

∆ ∆

−

∆ ∆

(1.2)

dimana ∆/ ∆ ∆ adalah tingkat perubahan cadangan energi, ∆/ ∆ ∆ tingkat perubahan energi ∆ tingkat pekerjaan, yaitu yang disebut dengan daya mekanis. yang hilang atau dicapai, ∆/ ∆ Catat bahwa semua tiga terpenting mempunyai satuan energi/waktu, atau daya. Persamaan 1.2 yang dapat dipergunakan secara ekstensi dalam bab ini adalah bentuk lain dari hukum I Termodinamika. Persamaan ini mengatakan bahwa energi berubah dalam seluruh

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.



proses, tetapi tidak dikatakn proses apa yang terjadi. Sebagai contoh, berdasarkan hukum I, bila kita menyalurkan panas kedalam tubuh pada laju tertentu ∆/∆. ∆/∆ . Kita mengharapkan tubuh untuk memproduksi jumlah energi yang seimbang dari energi kimia atau energi kerja. Ini tidak terjadi; Hukum fisika mengatur kelangsungan proses konversi energi yang dikenal sebagai hukum Termodinamika II. Hukum kedua juga membatasi bagian energi yang diberikan, yang dapat dikonversi ke usaha yang sangat berguna ∆. ∆. 2. Perubahan Energi Dalam Tubuh Satuan SI yang dapat diterima untuk energi adalah newto-meter(N/m) atau Joule (J), daya diberikan dalam joule per detik atau disebut watt (W). beberapa satuan energi dan daya yang digunakan dalam hubungannya dengan tubuh. Fisiologis biasanya menggunakan kilokalori (Kkal) untuk energi makanan dan kilokalori kilokalori per menit untuk tingkat produksi panas. Nilai energi dalam makanan mengacu pada apa yang disebut ahli gizi sebagai kalori (K) yang sesungguhnya adalah kilokalori (jadi diet 2400 K/hari sama dengan 2400 Kkal/hari). Selama 1 kalori – kalori – 4.184J, 4.184J, 2400 kkal/hari ~ 1x107 J/hari. Ada 86.400 s/hari dengan demikian rata-rata daya p ~ 115 W. Pada bab ini kita menggunakan kilokalori dan joule untuk satuan energi dan kilokalori / detik, jam, menit, wat tenaga kuda (hp) untuk tingkat energi (daya). Satuan-satuan ini disimpulkan sebagai berikut : 1 Kkal 1 Kkal/menit 100 W 1 Kkal/jam

= 4.184 J = 69,7 W = 1,43 Kkal/menit = 1.162 W

Lavoisier adalah orang pertama yang mengatakan (pada tahun 1784) bahwa makanan dioksidasi. Dia mendasarkan argumentnya pada pengukuran hewan eksperimen yang menunjukan bahwa konsumsi oksigen meningkat selama proses pencernaan. Kita tahu kini bahwa penjelasan p enjelasan itu tidak benar, penjelasan yang benar adalah oksidasi terjadi dalam sel-sel sel -sel



Dalam oksigen oleh pembakaran, panas dilepaskan. Dalam proses oksidasi dalam tubuh, panas dilepaska dalam bentuk energi metabolisme. Tingkatan produksi energinya disebut laju metbolis. Mari kita pikirkan tentang oksidasi glukosa, bentuk yang sama dari gula – C6 H12 O6 – yang digunakan untuk pemberian makanan melalu darah. Persamaan oksidasi untuk 1 mol glukosa adalah : C6 H12 O6 + 6O2

6H2O + 6CO2 + 2.87 x 106 J

(2.1)

Yang berarti, 1 mol glukosa (180 g) dikombinasikan dengan 6 mol O2 (192 g) untuk memproduksi 6 mol dari setiap H2O (108 g) dan CO2 (264 g) melepaskan energi panas sebesar 686 Kkal dalam reaksi. Menggunakan informasi ini, kita dapat menghitung angka dari jumlah yang bergunan untuk metabolisme glukosa. (ingatlah bahwa 1 mol gas pada suhu yang normal memiliki volume V = 22,4 x 10-3 m3 = 22.4 liter) Energi yang dilepaskan perkilogram glukosa = 2.87 x 106 / (0.180) ≈ 16 MJ/kg (dimana M = mega = 106 atau 1 juta Energi yang dilepaskan per m3 O2 yang digunakan = 2.97 x 106 / (6 x 22.4 x 10-3) = 21 MJ/m3 Volume CO2 yang dihasilkan per kg glukosa = 6 x 22.4 x 10-3 / (0.180) = 0.75 m3 / kg. Kalkulasi yang sama dapat dilakukan untuk lemak, protein dan karbohidrat lainnya. Nilai tipikal kalori dari jenis makanan-makanan ini dan bahan bakar sejenis diberikan dalam tabel 2.1. tabel ini juga mendaftar energi yang dibebaskan dalam 1 liter oksigen yang dikonsumsi untuk berbagai tipe makanan; Dengan mengukur oksigen yang dikonsumsi oleh tubuh, kita dapat memperkirakan energi yang diproduksi. Cata bahwa masa total dari kedua sisi persamaan 2.1 adalah sama (0.372 kg)n. Meskipun sejak 2.87 MJ dilepaskan total masa pada sisi kanan dan sisi kiri agak berkurang sesuai



(Bandingkan dengan 0.372 kg) Pada tabel 2.1 nilai – nilai – nilai nilai kalori untuk makanan-makanan adalah maksimum yang dapat diharapkan. Tidak semua energi ini tersedia untuk tubuh kerena sebagian hilang dalam pembakaran yang tak lengkap. Produk yang tak terbakar dikeluarkan dalam feses, dalam feses, urin, flatus. flatus. Yang tertinggal adalah energi yang dapat dimetabolasi. Tubuh biasanya cukup efisien dalam menyerap energi dari makanan. Sebagai contoh energi yang tertinggal pada feses norma hanya 5 % dari total energi yang terdapat dalam makanan yang dikonsumsi. Ketika tubuh berada pada suhu yang tetap, energi yang diserap dari makanan ditambah lemak tubuh menghasilkan cadangan energi. Ketika berada dalam istirahat total, seseorang tertentu mengkonsumsi energi pada tingkatan 92 Kkal/jam atau 107 W. Tingkat terendah dari konsumsi energi ini disebut Laju Metabolisme Besal (BMR), yaitu jumlah energi yang dibutuhkan untuk fungsi tubuh minimal (bernafas, memompa darah melalui arteri) dalam keadaan istirahat. Secara klinis, BMR seseorang diperbandingkan dalam nilai yang normal untuk orang dengan jenis kelamin, usia, tinggi, dan berat badan yang sama. BMR pada umumnya tergantung pada fungsi tiroid. Seseorang dengan tiroid yang overaktif ( hyperthytoid) memiliki BMR lebih tinggi dari seseorang dengan fungsi tiroid normal. Karena energi yang digunakan untuk metabolisme basal menjadi panas yang umumnya diambil dari kulit, seseorang mungkin menebak bahwa tingkat basal yang berhubungan dengan lingkungan atau keseluruhan massa tubuh. Gambar diatas menunjukan plot BMR (Kkal/hari) untuk berbagai hewan dengan berat yang berbeda. Garis miring mengindikasikan bahwa BMR proposional adalah ¾ massa tubuh. Tentunya,

dalam

rangka

menjaga

berat

tubuh

yang

konstan,

individu

harus

mengkonsumsi cukup makanan untuk mempersiapkan metabolisme basal dan aktifitas fisik. Makan terlalu sedikit menghasilkan penurunan berat; bila berlangsung terlalu lama akan



BMR kadang-kadang ditentukan dari konsumsi oksigen ketika istirahat. Kita juga dapat menghitung energi makanan yang digunakan dalam aktivitas fisik yang beragam dengan menghitung konsumsi oksigen. Tabel dibawah memberikan beberapa nilai tertentu dalam berbagai aktivitas. Disini laju konsumsi energi diberikan dalam J/(m2s). Ini membuat nilai untuk 2 orang yang ukurannya berbeda. Dapatkan luas permukaan tubuh anda dalam m2 , gunakan hubungan empiris : A = 0.202M0.425 H0.725 dimana H adalah tinggi dalam meter dan M massa anda dalam kilogram Konsumsi energi untuk beragam organ telah dihitung dan nilainya tercantum dalam tabel dibawah. Perlu diingat, bahwa beberapa organ menggunakan sejumlah besar energi dayab dan ginjal menggunakan daya lebih per kilogram dari jantung.

Konservasi Energi Dalam Tubuh

Recommend Documents