PENERAPAN TERMODINAMIKA DALAM BIDANG KEDOKTERAN

 Energi Panas Dalam Bidang Kedokteran
-    Apabila energi panas mengenai salah satu bagian tubuh, akan menaikkan temperature daerah tersebut.
-    Efek panas :
a.    Fisik : menyebabkan semua zat mengalami pemuaian segala arah.
b.    Kimia : Kecepatan reaksi kimia akan meningkat dengan peningkatan temperatur. Misalnya : Reaksi oksidasi, Permeabilitas membrane sel, Metabolisme jaringan.
c.    Biologis : Merupakan pengggabungan dari efek panas terhadap fisik dan kimia. Misal : Peningkatan sel darah putih, Fenomena reaksi peradangan, dilatasi pembuluh darah, peningkatan tekanan kapiler, tekanan O2 dan CO¬2, penurunan pH.

i.    Penerapan energi panas dalam pengobatan
a.    Metode Konduksi
-    “Apabila ada perbedaan temperatur  antara kedua benda maka panas akan ditransfer secara konduksi yaitu dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin”.
-    Pemindahan energi panas total tergantung pada luas daerah kontak, perbedaan temperatur, lama melakukan kontak, material konduksi panas.
-    Contoh:
•    Kantong air panas/botol berisi air panas ; efisien untuk pengobatan    nyeri abdomen (perut)
•    Handuk panas ; efektif untuk spasme otot, fase akut poliomyelitis.
•    Turkish batsh (mandi uap) ; sebagai penyegar atau relaksan otot.
•    Mud packs (lumpur panas) ; mengonduksi panas ke dalam jaringan, mencegah kehilangan panas.
•    Wax bath (parafin bath) ; efisien untuk mentransfer panas pada tungkai bawah terutama orang tua. Cara Wax Bath : wax diletakkan di dalam bak dan dipanaskan sampai temperature 1150- 1200F . Kaki direndam selama 30 menit-1 jam.
•    Electric Pads. Caranya : melingkari kawat elemen panas yang dibungkus asbes atau plastic. Dilengkapi dengan termostat.
-    Metode konduksi bermanfaat untuk pengobatan terhadap penyakit neuritis, Sprains, Strain, Contusio, Sinusitis, Low Back Pain

b.    Metode Radiasi
-    Untuk pemanasan permukaan tubuh serupa dengan pemanasan dengan sinar matahari atau nyala api.
-    Sumber radiasi :
a.    Electric fire
•    Old type fire ; Memiliki daya 750 W, range radiasi antara merah - mendekati infra red, panjang gelombang < 15.0000 A0, untuk home treatment.
•    Pensil Bar tipe ; Menggunakan reflector rectangular dan shape like acoustic type.
b.    Infra Merah ;
- Memakai lampu pijar berkisar antara 250 – 2000 W, diberi filter merah.
- Gelombang infra red yang dipakai antara 800 – 40.000 nm.
- Penetrasi energi / gelombang pada kulit ± 3 mm dan meningkat di permukaan kulit.
- Lebih efektif bila dibandingkan dengan metode konduksi panas, karena penetrasi energi panas ke jaringan lebih dalam.

c.    Metode Elektromagnetis
Ada dua jenis :
a.    Short wave diathermy (diatermi gelombang pendek)
-    Digunakan pada kram otot (muscle sprain), nyeri pada intervertebrale disk, penyakit degeneratif pada persendianm radang bursa (bursitis)
-    Dua macam metode elektromagnetis :
•    Teknik Kondensor (Conductor technique) ; Bagian tubuh sebelah menyebelah diletakkan dua metal plate like electrode. Pada permukaan electrode diberikan larutan elektrolit. Dengan adanya aliran AC (bolak-balik), molekul tubuh menjadi agitasi karena kenaikan temperature.
•    Diatermi Metode Induksi (Inductothermy) ; Bagian tubuh yang akan dipanasi, dililitkan dengan kabel, lalu dialiri listrik. Jaringan tubuh tidak berada dalam sirkuit, tetapi terletak dalam median magnet dari suatu koil. Frekuensi yang dipakai 1 MHz.

b.    Micro Wave Diathermy (Diatermi gelombang mikro)
-    Digunakan untuk patah tulang (Fraktur), Sprains dan Strains, Bursitis, Radang tendon, Artritis.
-    Menggunakan magnetron untuk menghasilkan gelombang radio dengan osilasi pada frekuensi 900 MHz.
-    Besar energinya terletak antara short wave diathermy dan infra merah.

d.    Gelombang ultrasonik
-    Diperoleh dari gelombang bunyi (Audible Sound) dengan frekuensi hampir 1 MHz.
-    Jaringan yang akan diobati ditempeli permukaannya oleh  piezo electric transduser dengan intensitas 5 W/cm2.
-    Lebih efektif pada tulang dibandingkan pada soft tissue oleh karena tulang lebih banyak menyerap panas
-    Bisa digunakan untuk terapi (pengobatan) dan diagnostik.

2.2    Energi Dingin Dalam Bidang Kedokteran
-    Terjadi efek patologis pada jaringan bila terkena temperature di bawah titik beku. Efek tersebut antara lain :
a.    Krioadhesia (menghasilkan adhesi)
b.    Krionekrosis ( merusakkan jaringan), melalui ; pecahnya membran sel, dehidrasi intraseluler, denaturasi protein, hipometabolisme seluler, iskemik local, respon imunologik.
c.    Efek hemostasis
d.    Efek anastesia

i. Penerapan energi dingin dalam pengobatan
-    Penyimpanan darah (Bank Darah). Agar darah bertahan lama dilakukan dengan dua teknik :
•    Thin Walled container / wadah berdinding tipis ; Wadah dibuat dari metal tipis, terdiri dari dua dinding. Volume darah berada di antara dua dinding. Juga dimasukkan Liquid Nitrogen, terbentuk darah Frozen, disimpan pada Nitrogen cair (-1960C).
•    Blood Sand Method ; Darah disemprot pada permukaan cairan Nitrogen, terbentuk butir-butir, lalu dikumpulkan dan disimpan di wadah khusus.
-    Penyimpanan Sperma (Bank Sperma)
-    Penyimpanan Bone Marrow (Sumsum tulang)
-    Penyimpanan jaringan tubuh  lainnya.
-    Penyimpanan obat-obat an
-    Pengobatan edema akibat trauma akut dan sakit kepala ; memakai ice bag/kantong es.
-    Pengobatan nyeri dan bengkak lokal ; dipakai kompres dingin
-    Operasi Jaringan Kanker ; memakai cairan nitrogen untuk merusak jaringan kanker yang luas. Untuk beberapa jenis sel, dibantu dengan gliserol atau dimethil sulfonat sebagai proteksi agent.

2.3    Efek dari Busana – Clo
-    Suhu kulit optimal untuk kenyamanan adalah 340C. Suhu ini dapat dipertahankan dengan menambah baju yang sesuai dengan aktifitas.
-    Clo adalah satuan yang menunjukkan nilai seperangkat pakaian yang dibutuhkan untuk mempertahankan seseorang dalam keadaan istirahat dalam sebuah ruangan bersuhu 210C (700F) dengan pergerakan udara sebesar 0,1 m/detik dan kelembaban udara < 50%.
-    1 Clo = sebuah pakaian kerja yang ringan.
-    2 Clo = membuat seseorang dapat bertahan dalam suhu yang dingin dibanding pengunaan 1 Clo.
-    4 Clo pakaian dibutuhkan oleh orang yang hidup di Arctic
-    6 Clo memiliki nilai isolasi setara dengan bulu serigala.
-    Seseorang membutuhkan jumlah Clo yang lebih besar untuk merasa nyaman ketika sedang istirahat disbanding ketika sedang aktifitas.

Sumber :

• Cameron JR, et al. 2006. Fisika Tubuh Manusia . Jakarta : Sagung Seto, hal :19-41
• Gabriel, J.F, 1996. Fisika Kedokteran, Jakarta : EGC, hal : 99-139

Read More

KESETIMBANGAN DALAM TERMODINAMIKA

Kesetimbangan dalam Termodinamika

           Pada umumnya suatu sistem berada dalam keadaan sembarang  (abritary state), yang berarti bahwa dalam keadaan ini sistem memiliki perbedaan suhu, perbedaan tekanan, dan reaksi kimia. Dan jika perbedaan-perbedaan tersebut sudah tidak terjadi maka sistem mencapai keseimbangan termodinamik, yang artinya sudah tercapai keseimbangan termal (variasi suhu tidak ada), keseimbangan mekanik (variasi tekanan tidak ada), dan keseimbangan kimia (tidak terjadi lagi reaksi kimia), secara jelas terlihat di bawah ini :

1.                  Keseimbangan termal 

       Keseimbangan ini akan terjadi jika tidak ada perpindahan kalor dalam sistem atau antara sistem dengan lingkungannya. Artinya semua temperatur dalam sistem harus sama. Kesetimbangan termal terjadi ketika tidak terdapat perubahan spontan dalam koordinat sistem yang ada dalam kesetimbangan mekanis dan kimia bila sistem itu dipisahkan dari lngkungannya oleh dinding diaterm.

2.                  Keseimbangan mekanik 

       Yaitu adanya keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada sistem itu sendiri (bisanya disebut juga sebagai interior) atau antara sistem dengan lingkungannya. Keseimbangan gaya, bisa dalam bentuk akibat gravitasi, listrik, dan lainnya. Dengan kata yang mudah dapat dikatakan, bahwa semua gaya-gaya yang bekerja harus memiliki resultan sama dengan nol.

3.                  Keseimbangan kimia

 

       Keseimbangan ini terjadi jika tidak ada reaksi kimia yang terjadi lagi dalam sistem seperti difusi maupun pelarutan, walau dalam kecepatan yang lambat sekalipun.

Bila semua persyaratan kesetimbangan telah terpenuhi maka sistem dikatakan dalam kesetimbangan termodinamik,dalam kondisi ini jelas tidak ada perubahan keadaan baik sistem maupun lingkungannya.Kebalikannya bila dalam syarat kesetimbangan tersebut salah satu saja tidak terpenuhi maka sistem dikatakan dalam keadaan tidak setimbang.

       Dapat disimpulkan bahwa bila persyaratan kesetimbangan mekanis dan termal tidak dipenuhi,keadaan yang dialami oleh sistem tidak bisa dirincikan dengan memakai koordinat termodinamik yang mengacu pada sistem secara keseluruhan.

     Untuk menyederhanakan permasalahan kita gunakan persamaan keadaan.Dalam koordinat termodinamika kita kenal adanya ketiga koordinat yaitu P,V dan T.Dan untuk dapat menggunakan persamaan keadaan ini minimal harus ada dua koordinat termodinamik yang menjadi variabel bebas.Jadi dapat dituliskan bahwa persamaan keadaan ini adlah persamaan yang menghubungkan koordinat termodinamik yang mencabut kebebasan salah satu koordinat termodinamik tersebut.

B.                 Proses Termodinamika

        Suatu proses quasistatic adalah sebuah proses termodinamik yang terjadi jauh perlahan-lahan. Proses ini sering menjamin bahwa sistem akan melalui urutan fase-fase yang amat sangat dekat dengan keseimbangan dalam hal proses biasanya reversibel.

"Proses suatu sistem terisolasi yang disertai dengan penurunan entropi tidak mungkin terjadi ".Dalam setiap peoses yang terjadi pada sistem terisolasi, maka entropi sistem tersebut selalu naik atau tetap tidak berubah.

Hukum termodinamika II meramalkan bahwa derajatketidakteraturan dalam alam semesta akan selalu meningkat.

       Proses-proses yang tidak melanggar hokum kedua termodinamika dapat diklasifikasikan sebagai reversible atau ireversibel. proses reversibel adalah suatu proses yang berlangsung sedemikian sehingga setiap bagian sistem yang mengalami perubahan dikembalikan pada keadaan semula tanpa menyebabkan suatu perubahan lain.

Read More

HUKUM PERPINDAHAN ENERGI DAN EFEKNYA DALAM KEHIDUPAN

“a non-scientist who didn’t know the second law of thermodynamics was like a scientist who had never read Shakespeare” ~ C.P. Snow 

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari bagaimana energi berkerja pada suatu sistem, sebegitu pentingnya ilmu ini karena dengan memahami prinsip-prinsip dalam ilmu ini kita bisa mengerti bagaimana sistem tubuh kita bekerja, atau bagaimana bisa terjadi perpindahan uap panas dari kopi yang kita seduh ke udara disekelilingnya, proses pendinginan pada kulkas, proses terbentuknya Alam Semesta dan mengapa ia terus berekspansi ( betul, Alam Semesta ini bergerak secara konstan menuju pada suatu titik ) atau bahkan juga bisa menjelaskan mengapa hal-hal buruk sering jatuh menimpa orang-orang baik disekitar kita.

Sudah mulai bingung ?  saya pun juga begitu :D:mrgreen:

Seingat saya cabang ilmu Termodinamika ini mulai dibahas waktu SMA kelas dua atau tiga.  Saya menyadari bahwa cabang ilmu fisika ini sangat penting dalam memahami segala proses yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari.

Tentu saja saya tidak akan menjabarkan tentang rumus-rumus termodinamika disini, selain sangat rumit, tentu saja saya sendiri pun juga tidak paham (halah)

Jadi secara mendasar, Termodinamika terbagi atas tiga hukum yaitu :

1. You can’t win , “Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat dikonversi dari suatu bentu ke bentuk yang lain”.Hukum pertama adalah prinsip kekekalan energi yang memasukan kalor sebagai model perpindahan energi.
2. You can’t break even , Hukum Kedua ini mungkin adalah hukum yang paling penting dalam Termodinamika, dimana dijelaskan tentang Entrophyyang merupakan ukuran keacakan energi,  Hukum kedua menyatakan bahwa kondisi-kondisi alam selalu mengarah kepada ketidak-aturan (randomness) atau hilangnya informasi.Hukum ini juga dikenal sebagai “Hukum Entropi”.Entropi adalah selang ketidakteraturan dalam suatu sistem. Entropi sistem meningkat ketika suatu keadaan yang teratur,tersusun dan terencana menjadi lebih tidak teratur,tersebar dan tidak terencana. Semakin tidak teratur,semakin tinggi pula entropinya. Hukum entropi menyatakan bahwa seluruh alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak teratur,tidak terencana,dan tidak terorganisir.
3. You can’t quit the game, Hukum termodinamika ketiga terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, maka semua proses akan berhenti.

Kita bisa menerapkan hukum pertama termodinamika agar dapat bertahan hidup.Setiap mahluk hidup, baik manusia,hewan atau tumbuhan tentu saja membutuhkan energi. Kita tidak bisa hidup tanpa energi. Hukum kedua yang menyatakan bahwa alam selalu mengarah kepada ketidak-aturan,  semua sistem cenderung menuju satu keadaan setimbang, misalnya ketika suatu benda panas ditempatkan berdampingan dengan sebuah benda dingin, energi akan mengalir dari yang panas ke yang dingin, sampai mereka mencapai keadaan seimbang yaitu memiliki suhu yang sama.

Hukum kedua ini secara mendasar menjelaskan bahwa alam semesta secara konstan kehilangan energi, dan kita telah mengetahui bahwa alam semesta terus berekspansi, maka bisa disimpulkan bahwa alam semesta ini tidak abadi (finite) dan memiliki awal yaitu “Zero Entrophy” sebelum terjadi proses “Big Bang” dimana pada proses ini terjadi perpindahan energi yang mengikuti hukum kedua.

Hukum kedua ini menjelaskan bahwa dalam sistem yang tertutup, maka entropy tidak akan berkurang seiring dengan waktu, entropy yang merupakan ukuran dari “disorder” atau keacakan, harusnya tidak berkurang dalam suatu sistem yang tertutup, misalnya dalam suatu tabung gas maka jumlah gasnya akan tetap sama, namun ada beberapa pendapat yang mempertanyakan hukum kedua ini dengan teori “Big Bang” karena harusnya dalam sistem tertutup (alam semesta) energi tidak akan berkurang.

Why bad things happen to people ? 

mungkin agak sedikit absurd mengkaitkan hukum termodinamika kedua ini dengan hal-hal yang terjadi dalam kehidupan kita, namun banyak hal yang tidak terduga, acak, dan absurd terjadi pada orang-orang disekitar kita, dan mungkin dalam satu momen pun kita akan mengalami hal tersebut, apakah itu bencana alam, krisis, kehilangan orang yang kita cintai, kena penyakit yang parah, dan hal-hal lain yang mengubah hidup kita secara drastis. Tidak ada penjelasan mengapa hal itu terjadi, dan kita hanya bisa mengucapkan “Why Me ?”

Bumi mendapat kehidupan dari energi yang berlimpah dari Matahari, sungai mengalirkan airnya dan udara meniupkan awan, semua yang terjadi di alam ini dalam suatu keseimbangan, mungkin ada kalanya terjadi suatu ketidakseimbangan untuk mencapai titik keseimbangan.

Kembali pada Hukum Kedua, saya percaya bad things happen to all of us, even to bad people. karena jika mengacu pada hukum kedua ini dimana terjadi perpindahan energi, yang bisa juga diartikan secara “non-fisika” yaitu ketika kejadian buruk menimpa kita, saya cuma berharap saya punya literatur yang lebih lengkap untuk menjabarkan hal ini, karena sungguh menarik sekali bisa menemukan hubungan antara hukum perpindahan energi ini dalam kehidupan.

Read More

PENERAPAN ENTROPI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

BAB I

PENDAHULUAN

Energi kita perlukan untuk melakukan kerja. Dengan kata lain tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Berjalan kaki dan menimba air adalah contoh kerja. Membangun dan memelihara rumah adalah juga kerja. Waktu anak bertumbuh tersusunlah materi menjadi tubuh anak, sehingga tubuh itu menjadi besar. Selama hidup kita, ada bagian tubuh yang luka dan sel yang mati. Tubuh yang luka harus disembuhkan dan sel yang mati diganti dengan sel yang baru. Penyembuhan luka dan penggantian sel merupakan pemeliharaan tubuh yang harus dilakukan secara terus menerus. Pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh juga harus dilakukan secara terus menerus. Pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh itu juga merupakan kerja. Karena itu untuk dapat hidup kita harus mendapatkan energi secara terus menerus.

Energi tidak dapat kita lihat, yang terlihat adalah eek energi tersebut. Misalnya, kita menggunakan energi untuk mendorong sebuah benda. Energi yang terpakai tidak nampak. Yang nampak ialah benda itu telah berpindah tempat. Demikian pula bensin mengandung energi . Tetapi energinya itu sendiri tidak nampak. Adanya energi dalam bensin itu dapat terlihat waktu bensin itu dibakar dalam mesin dan mesin itu menggerakkan kendaraan.

Dalam kehidupan kita, kita menggunakan tiga jenis energi, yaitu energi yang berasal dari matahari, panas bumi dan energi nuklir yang berasal dari reaksi nuklir dalam reaktor atom. Sebenarnya energi matahari juga berasal dari reaksi nuklir yang terjadi dalam matahari. Energi itu dipancarkan oleh matahari dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik.

Hingga sekarang energi yang terbanyak kita pakai ialah energi matahari, terutama yang ditangkap oleh tumbuhan hijau. Penangkapan energi matahari itu terjadi dalam proses fotosintesis.

Dalam proses ini energi matahari diubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam molekul gula glukose. Molekul gula itu terbentuk dalam proses fotosintesis dari air dan gas CO₂ yang terdapat dalam udara. Gula selanjutnya diubah menjadi karbohidrat yang tersimpan dalam tubuh dan digunakan sebagai bahan untuk membentuk tubuh tumbuhan, misalnya akar, batang dan daun.

Energi yang terkandung dalam tubuh tumbuhan itu menjadi sumber energi makhluk hidup lain. Kalau kita makan nasi, misalnya, sebenarnya kita mendapatkan energi dari matahari. Juga kalau kita membakar kayu untuk memasak, sebenarnya kita menggunakan energi matahari.

Makanan yang kita makan mengalami ‘pembakaran’ dalam tubuh kita. Pembakaran ini tidak menggunakan api, melainkan melalui reaksi imia tertentu dalam tubuh yang merupakan bagian metabolisme. Dalam metabolisme itu energi dalam makanan diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk melakukan kerja, seperti gerak otot. Karena metabolisme itu terjadi di dalam tubuh kita, metabolisme ini disebut metabolisme intern.

Dibawah kondisi tertentu tumbuhan yang mati tidak membusuk, melainkan jadi fosil, misalnya dalam bentuk batubara. Dalam batubara masih tersimpan energi yang semula ada dalam tubuh tumbuhan. Dari makhluk hidup lain dalam kondisi tertentu dapat terbentuk minyak bumi. Dalam minyak bumi juga masih tersimpan energi yang semula terdapat dalam tubuh makhluk hidup. Batubara dan minyak bumi disebut bahan bakar fosil.

Angin, yang sebenarnya adalah udara yang bergerak, juga mengandung energi. Energi angin itu dapat digunakan untuk menggerakkan perahu layar dan kincir angin. Kincir angin dapat dipakai untuk memutar mesin atau membangkitkan listrik. Terjadinya angin ialah oleh perbedaan suhu di dua tempat atau perbadaan penyerapan sinar matahari, sehingga terjadi perbadaan tekanan di dua tempat itu. Contoh pada siang hari suhu permukaan daratan lebih tinggi dari suhu permukaan laut, karena daratan lebih mudah dipanaskan oleh matahari daripada air. Pada siang hari angin bergerak dari laut ke daratan. Jadi angin itu sebanarnya juga berasal dari energi matahari. Kecuali angin yang berasal dari energi matahari ada juga angin yang berasal dari perputaran bumi.

Air yang mengalir di sungai juga mengandung energi. Jika sungai dibendung, energi aliran air itu dapat digunakan untuk memutar generator untuk membangkitkan listrik. Air yang mengalir di sungai semula berasal dari laut. Air laut menguap karena penyinaran oleh matahari. Uap terhembus oleh angin ke daratan dan terbentuk awan waktu angin naik karena adanya gunung. Awan berubah menjadi hujan dan sebagian aiur hujan mengalir di sungai. Jadi energi dalam air sungai berasal juga dari matahari.

Dengan makin mahalnya bahan bakar minyak, kini banyak usaha dilakukan untuk secara langsung dapat menggunakan energi matahari, antara lain, untuk membangkitkan listrik dan untuk memanaskan air. Dengan memanfaatkan peralatan yang dilengkapi dengan solar sel atau sel surya.

Energi panas bumi berasal dari magma yang panas. Magma terdapat di dalam perut bumi. Di daerah vulkanis magma itu terletak dekat dengan permukaan bumi. Air tanah yang bersentuhan dengan batuan yang panas berubah menjadi uap. Dengan pemboran, uap dalam tekanan tinggi dapat disalurkan melalui pipa untuk memutar generator listrik. Pembangkit listrik demikian disebut Pusat Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP). Terkadang pemboran hanya mendapatkan gas alam, yang dapat dibuat gas alam cair (LNG).

Energi nuklir masih merupakan bagian kecil energi yang kita pakai, tetapi ada kecenderungan pemakaiannya akan terus meningkat, karena kelangkaan, dan makin mahalnya bahan bakar minyak. Energi nuklir, antara lain digunakan untuk menggerakkan generator listrik dan untuk menggerakkan kapal. Kendala reaktor nuklir ialah bahwa jika terjadi kecelakaan dan zat radioaktif keluar ke atmosfer, dampaknya terhadap kesehatan manusia dan makhluk hidup lainnya dapat sangat berbahaya. Disamping itu pengelolaan limbah radioaktif tidaklah mudah karena dalam jangka waktu yang sangat panjang radioaktifnya belum habis. Karena kendala-kendala itu pembangunan Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) selalu menimbulkan kontroversi dan tentangan terhadap pembangunan PLTN masih sangat kuat.

Penggunaan energi untuk kerja dengan menggunakan hewan dan mesin disebut dengan metabolisme ekstern. Artinya , kita mendapatkan energi untuk melakukan kerja tidak melalui matabolisme di dalam tubuh kita. Di dalam mobil misalnya, pembakaran terjadidi dalam mesin mobil. Terutama metabolisme ekstern dengan menggunakan bahan bakar fosil dan nuklir, serta listrik dari tenaga air, telah memungkinkan manusia untuk menggunakan energi dalam jumlah besar. Kemampuan metabolisme ekstern yang tinggi menjadi ciri negara yang telah maju teknologinya, sedangkan negara yang masih terbelakang dalam teknologi mempunyai metabolisme ekstern yang rendah.

BAB II

I S I

Energi yang sangat umum kita jumpai ialah dalam bentuk panas, yaitu yang disebut energi panas atau energi termal. Dengan energi panas kita dapat memanaskan air menjadi uap. Uap dapat digunakan untuk memutar mesin, misalnya dalam kereta api uap.

Energi dapat diubah atau ditransformasi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Tetapi jumlah enewrgi tidak dapat berubah. Artinya, jumlah energi sebelum dan sesudah proses transformasi selalu sama. Jadi, kita tidak dapat membentuk atau memusnahkan energi. Inilah yang disebut Hukum Termodinamika I. Walaupun jumlah energi tetap, tetapi dalam proses transformasi itu sebagian energi berubah dalam bentuk yang tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja. Karena itu walaupun jumlah totalnya tetap sama , dayaguna (efisiensi) energi itu telah berkurang. Kita katakan setelah proses transformasi itu tingkat entropi sistem telah bertambah. Inilah yang disebut Hukum Termodinamika II, yaitu suatu proses spontan selalu diikuti dengan berkurangnya dayaguna energi. Dengan kata lain, tingkat entropi sebelum proses lebih rendah- dayaguna energi dalam sistem lebih tinggi- dari setelah proses. Kenaikan entropi dibarengi pula dengan ketakteraturan. Karena penggunaan energi untuk kerja berjalan terus menerus, entropi di bumi haruslah bertambah terus dan ketakteraturannya juga harus bertambah. Kecenderungan ini dapat ditahan dengan adanya fotosintesis. Dalam proses ini energi matahari yang tersebar dikumpulkan menjadi energi kimia yang terkonsentrasi dalam molekul gula. Dengan proses ini entropi bumi diturunkan dan keteraturan bertambah. Karena itu fotosintesis disebut juga negentropi (=entropi negatif). Tetapi penurunasn entropi di bumi disertai oleh naiknya entropi di matahari. Inilah hukum alam; penurunan entropi di suatu tempat hanya mungkin dengan naiknya entropi di tempat lain. Misalnya, alat AC menurunkan entropi di dalam ruangan, tetapi ia menaikkan entropi di luar ruangan.

Entropi dapat disebut juga energi yang telah mengalami degradasi. Karena itu di dalam transformasi energi terjadi degradasi energi. Dengan demikian proses penggunaan energi untuk kerja bersifat tidak terbalikkan, seperti kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Dari segi praktis dapat dikatakan energi habis terpakai. Sebab yang penting bagi kita bukanlah jumlah total energi, melainkan jumlah energi yang dapat dipakai untuk melakukan kerja. Minyak tanah habis untuk memasak, bensin habis untuk menggerakkan mobil dan tenaga kita habis untuk mengayuh sepeda.

Kita harus terus menerus melakukan kerja. Tubuh harus kita pelihara. Kita harus berjalan, mencangkul, mengangkat barang, berpikir, memasak dan menggerakkan mesin, dll. Karena itu kita harus mendapatkan energi dengan terus menerus dalam jumlah yang mencukupi. Manakala catu energi terganggu dan tidak mencukupi, akan menderitalah kita. Dalam jangka panjangnya kekurangan energi itu akan mengancam kelangsungan hidup kita. Karena kelangsungan hidup kita tertopang pada energi, kita selalu berusaha untuk mendapatkan energi denga cukup.

Energi yang kita perlukan dapat dibagi dalam dua golongan besar. Pertama, energi yang dipakai untuk dan di dalam tubuh kita sendiri. Energi ini terdapat di dalam makanan yang kita makan sehari-hari. Makanan tersebut kita ‘bakar di dalam tubuh dalam proses yang disebut metabolisme. Pembakaran itu tidak terjadi dengan api, melainkan melalui proses kimia yang kompleks. Dalam pembakaran itu terbentuk molekul ATP. Energi kimia dalam mulekul ATP inilah yang dapat dipakai untuk melakukan kerja, misalnya mengunyah makanan dan mengangkat barang. Karena pembakaran itu terjadi di dalam tubuh, pembakaran itu disebut metabolisme intern.

Kedua, ialah energi yang kita gunakan di luar tubuh kita, misalnya hewan dan mesin. Kerja Yang kita lakukan dengan menggunakan energi hewan , terjadi melalui proses pembakaran makanan hewan di dalam tubuh hewan. Proses pembakaran ini serupa dengan proses yang terjadi di dalam tubuh manusia. Kerja dengan menggunakan energi mesin, kita lakukan dengan membakar bahan bakar di dalam mesin, atau dengan energi listrik yang memutar mesin. Pembakaran bahan bakar di dalam mesin, misalnya kayu dan BBM, benar-benar terjadi dengan api. Karena penggunaan energi hewan dan mesin terjadi dengan pembakaran di luar tubuh kita, pembakaran itu disebut metabolisme ekstern.

Energi metabolisme intern memberikan kepada kita tenaga oto. Daya guna otot untuk melakukan kerja terbatas. Waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja pun lama. Kerja yang berat dan waktu kerja yang lama dengan otot membuat kerja itu menjadi tadak manusiawi. Peranan metabolisme ekstern adalah untuk memperingan, bahkan sedapat mungkin untuk menghapus, kerja yang tidak manusiawi itu. Tetapi ini tidak berarti, metabolisme ekstern ditujukan untuk menghapus semua kerja otot. Sebab kerja otot yang manusiawi adalah sehat, kreatif dan rekreatif.

Untuk memanfaatkan metabolisme ekstern, orang harus mampu mengembangkan pemikiran. Berpikir adalah kerja menggunakan energi dari metabolisme intern. Inilah fungsi metabolisme intern yang sangat utama yang harus kita kembangkan. Pikiran dapatlah disebut energi yang kerkualitas tinggi. Dengan makin tinggi perkembangan kemampuan kita untuk berpikir, makin tinggi pula kemampuan kita untuk memanfaatkan metabolisme ekstern.

Perbedaan tingkat metabolisme intern antara kelompok manusia satu dengan yang lain tidak banya berbeda. Konsumsi energi tertinggi kira-kira 1,5 sampai 2 kali dengan yang terendah. Tetapi tingkat metabolisme ekstern kelompok manusia di negara yang telah maju 50 kali atau lebih di negara yang sedang berkembang, termasuk Indonesia. Untuk itu kita harus segera mengejar ketertinggalan dengan lebih mengintensifkan pemanfaatan keanekaragaman sumber energi.

Dengan demikian kita akan menggunakan lebih banyak jenis sumber energi, dengan efisiensi pemakaian yang setinggi-tingginya. Karena banyak sumber energi masih terabaikan, misalnya; sumber energi hayati, sumber energi surya, sumber energi air, sumber energi laut, sumber energi angin, sumber energi nuklir, sumber energi bahan fosil, sumber energi panas bumi, bahkan sumber energi sampah, sumber energi biogas dan sebagainya.

BAB III

KESIMPULAN

1. Energi kita perlukan untuk melakukan kerja. Dengan kata lain tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja

2 Energi dapat diubah atau ditransformasi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Tetapi jumlah enewrgi tidak dapat berubah. Artinya, jumlah energi sebelum dan sesudah proses transformasi selalu sama. Jadi, kita tidak dapat membentuk atau memusnahkan energi. Inilah yang disebut Hukum Termodinamika I.

3 Energi yang dipakai untuk dan di dalam tubuh kita sendiri. Energi ini terdapat di dalam makanan yang kita makan sehari-hari. Makanan tersebut kita ‘bakar di dalam tubuh dalam proses yang disebut metabolisme. Pembakaran itu tidak terjadi dengan api, melainkan melalui proses kimia yang kompleks. Dalam pembakaran itu terbentuk molekul ATP. Energi kimia dalam mulekul ATP inilah yang dapat dipakai untuk melakukan kerja, misalnya mengunyah makanan dan mengangkat barang. Karena pembakaran itu terjadi di dalam tubuh, pembakaran itu disebut metabolisme intern.

4. Energi yang kita gunakan di luar tubuh kita, misalnya hewan dan mesin. Kerja Yang kita lakukan dengan menggunakan energi hewan , terjadi melalui proses pembakaran makanan hewan di dalam tubuh hewan. Proses pembakaran ini serupa dengan proses yang terjadi di dalam tubuh manusia. Kerja dengan menggunakan energi mesin, kita lakukan dengan membakar bahan bakar di dalam mesin, atau dengan energi listrik yang memutar mesin. Pembakaran bahan bakar di dalam mesin, misalnya kayu dan BBM, benar-benar terjadi dengan api. Karena penggunaan energi hewan dan mesin terjadi dengan pembakaran di luar tubuh kita, pembakaran itu disebut metabolisme ekstern.

DAFTAR PUSTAKA

KADIR, Abdul. Energi. Penerbit Universitas Indonesia (UI PRESS). Jakarta :1987

KLINKEN, Gerry van. Energi Dalam Masyarakat Modern. Penerbit Satya Wacana. Semarang :1991

SOEMARWOTO, Otto. Ekologi, Lingkungan Hidup dan Pembangunan. Penerbit Djambatan. Jakarta :1999

Read More