[oleh: Fran Kurnia, Staf Kominfo 102FM]

Fisika merupakan cabang ilmu yang banyak digunakan di berbagai aspek kehidupan manusia. Dalam artikel ini akan dibahas tentang penggunaan konsep-konsep termodinamika yang banyak digunakan dalam bidang kedokteran.

» Pengertian Termodinamika
Termodinamika terbentuk dari dua suku kata yaitu, thermal (yang berhubungan dengan panas) dan dynamics (yang berhubungan dengan suatu perubahan). Jadi termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari berbagai fenomena energi yang berubah-ubah karena adanya aliran panas dan usaha yang dilakukan. Sebagai contoh, ketika suatu zat padat (besi atau sejenisnya) dipanaskan maka semakin lama akan terjadi pemuaian. Pada proses ini terdapat suatu pemindahan panas dan juga bekeja suatu gaya yang mengakibatkan timbulnya suatu usaha. Dengan kata lain, hanya dengan mempelajari termodinamika, bukan hanya fenomena suhu, tetapi juga berbagai sifat gas, larutan zat padat, dan reaksi kimia.

» Persamaan gas sejati
Misalkan ada sebutir air di atas raksa dari barometer, maka yang tampak ialah permukaan air raksa akan turun. Pada suhu 37^oC, tinggi air raksa akan kurang menjadi 47 mm. Ini disebabkan terdapatnya air dalam keadaan gas. Selama ada liquid (uap tidak dapat disamakan dengan gas ideal) antara cairan dan uap dalam keadaan setimbang. Jika uap itu dipindahkan sehingga terjadi penurunan tekanan, maka situasi yang baru ini akan mengakibatkan lebih banyak molekul mejadi fase cair ketimbang fase uap dan akhirnya tekanan akan dipertahankan pada keadaan saturasi tekanan uap.

Ketika temperatur ditinggikan, daerah cair dan gas akan menjadi sempit dan pada waktu temperatur di mana tidak dapat memperpanjang keadaan cair dari gas, temperatur tersebut disebut dengan temperatur kritis. Uap dan cair tidak terdapat pada temperatur itu atau berada diatas temperatur kritis. Untuk mendapatkan saturasi tekanan uap maka harus mengukur temperatur T. Proses mendidih dapat terjadi apabila tekanan lebih rendah dari tekanan uap.
Pada waktu ekspirasi (mengeluarkan udara dari paru-paru), udara mengandung uap yang merupakan saturasi atau kejenuhan di dalam paru-paru. Sehingga tekanan total di dalam paru-paru:

cat: P_H2O = 47 mmHg pada suhu 37^oC

Kemudian jika udara ekspirasi ditampung dalam suatu ruangan dan dikeringkan serta diusahakan pada volume konstan, maka akan diperoleh tekanan total P’, sementara itu diusahakan jumlah mol dari O₂ dan CO₂ konstan. Temperatur ruangan tersebu adalah T’. Dengan demikian:

Tekanan udara kering:

Dengan mempergunakan hukum Dalton oksigen dalam ruangan (container):

n’ = jumlah total mol gas dalam udara kering

Dengan menggunakan persamaan di atas tekanan parsial O₂ di dalam paru-paru:

» Persamaan dalam kelembaban
Satu hal lagi yang akan dibahas dalam artikel ini, ialah tentang persamaan dalam kelembaban. Didalam udara terdapat uap air. Salah satu cara untuk menyatakan banyaknya uap air yang terkandung dalam udara ialah dengan menggunakan tekanan parsial uap air dalam udara. Ketika kita mengalami perasaan lembab atau kering bukanlah disebabkan dari tekanan uap parsial itu saja. Misalnya tekanan parsial 15mmHg akan terasa lebih lembab pada suhu 20^oC daripada saat suhu 30^oC. Bila udara mengandung uap air yang memiliki tekanan parsial yang jauh berbeda dari tekanan uap jenuh air pada suhu saat itu, kita akan merasakan udara kering. Sebaliknya tekanan parsial itu hampir sama dengan tekanan uap jenuh pada suhu tersebut akan kita rasakan udara lembab dengan persamaan:

dengan:
P_H2O(sat) = tekanan uap saturasi
P_H2O = tekanan uap parsial

Karena proporsi tekanan parsial pada temperatur yang diberikan sama dengan massa jenis udara, maka persamaan kelembaban di atas dapat ditulis menjadi:

» Pustaka:
Gabriel, J.F., Fisika Kedokteran. Jakarta: EGC, 1996.