Kestabilan Suhu Tubuh Manusia

Kestabilan suhu tubuh manusia dapat ditinjau dari bidang fisika, biologi, teknologi

dan kesehatan. Materi ini erat kaitannya dengan materi kalor dan suhu. Untuk

pembahasan lebih lanjut, perlu dibedakan antara pengertian kalor dengan suhu.

a. Suhu

Suhu adalah tingkat panas atau dinginnya suatu benda (Sugiyarto &

Ismawati, 2008: 10). Suhu harus diukur secara kuantitatif dengan alat ukur suhu yang

disebut termometer. Besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan suatu benda

bergantung pada beberapa faktor, antara lain massa benda, jenis benda, dan

perubahan suhu pada benda tersebut.

b. Kalor

Kalor adalah suatu bentuk energi yang secara alamiah dapat berpindah dari

benda yang suhunya tinggi menuju suhu yang lebih rendah saat bersinggungan

(Sugiyarto & Ismawati, 2008: 98). Pengertian ini mengandung 2 komponen dasar

dari kalor, yaitu adanya perpindahan energi dan perbedaan suhu. Bila dua benda

memiliki suhu yang sama maka tak mungkin terjadi perpindahan energi (kalor)

diantara keduanya.

Sebagai bentuk energi, dalam Satuan Internasional (SI) kalor bersatuan Joule

(J), dengan simbol kalor adalah Q. Satuan kalor yang populer (sering digunakan di

bidang gizi) adalah kalori dan kilokalori. Satu kalori adalah jumlah energi panas

yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1oC.

1 kalori = 4,2 joule

1 joule = 0,24 kalori

Kalor yang diberikan pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahan

suhu dan perubahan wujud benda.

1) Kalor Menaikkan Suhu Benda

Untuk jenis benda yang sama tetapi massanya berbeda, kalor yang

diperlukan untuk menaikkan suhu yang sama besarnya juga berbeda. Jumlah kalor

yang diperlukan sebanding dengan massa benda, artinya makin besar massa benda,

semakin besar pula kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda tersebut.

Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dengan massa sama tetapi jenis

benda berbeda, besar kalornya juga berbeda. Semakin besar perubahan suhu yang

diinginkan, maka kalor yang diperlukan juga semakin besar. Hal ini menunjukkan

bahwa jumlah kalor yang diberikan suatu benda besarnya sebanding dengan

kenaikan (perubahan) suhu benda.

Q = m . c . t

Keterangan:

c = kalor jenis benda (J/kg oC)

Q = energi kalor (J)

m = massa benda (kg)

t = perubahan suhu (oC)

2) Kalor Mengubah Wujud Benda

Perubahan wujud benda dapat berupa mencair, menguap, membeku,

mengembun, menyublim. Skema proses perubahan wujud tersebut dapat dilihat

pada gambar 1.

.

Gambar 1. Perubahan Wujud Zat (Rudiono, 2012)

Perubahan wujud yang melepaskan kalor, yaitu: membeku (perubahan

wujud dari cair menjadi padat), mengembun (perubahan wujud dari gas menjadi

cair), mengkristal atau disposisi (perubahan wujud gas menjadi padat). Perubahan

wujud yang membutuhkan kalor yaitu: mencair atau melebur (perubahan wujud

padat menjadi cair), menguap (perubahan wujud dari cair menjadi gas), menyublim

(perubahan wujud dari padat menjadi gas).

3) Perpindahan Kalor

Secara alamiah, kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda

bersuhu lebih rendah. Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi

dan radiasi.

a) Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai

perpindahan partikel-partikel zat. Zat yang dapat menghantarkan kalor

dengan baik disebut konduktor sedangkan penghantar kalor yang buruk

disebut isolator.

b) Konveksi

Konveksi adalah perpindahan kalor disertai dengan perpindahan

partikel- partikel zat tersebut karena perbedaan massa jenis.

(1) Konveksi pada Zat Cair

Air yang dipanaskan akan memuai sehingga massa jenisnya

berkurang, karena massa jenisnya berkurang, air bergerak naik, tempatnya

digantikan oleh air yang suhunya lebih rendah.

(2) Konveksi pada Zat Gas

Konveksi pada gas, seperti udara, terjadi ketika udara panas naik dan

udara yang lebih dingin turun. Konveksi udara menyebabkan terjadinya

angin darat dan angin laut di pantai. Pada siang hari, daratan lebih cepat

panas sehingga udara di atas daratan naik dan udara sejuk di atas laut

bergerak ke daratan karena tekanan udara di atas permukaan laut lebih

besar. Dengan demikian, terjadilah angin laut yang bertiup dari permukaan

laut ke daratan. Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih cepat dingin

daripada laut, sehingga udara panas di atas permukaan laut bergerak naik

dan udara sejuk diatas daratan bergerak ke lautan karena tekanan udara di

atas daratan lebih besar. Oleh karena itu, terjadi angin darat yang bertiup

dari daratan ke permukaan laut.

c) Radiasi (Pancaran)

Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara disebut radiasi. Besarnya

radiasi kalor yang dipancarkan ataupun yang diserap oleh suatu benda

bergantung pada warna benda. Benda berwarna terang dan mengkilap

merupakan penyerap sekaligus pemancar kalor yang buruk, sedangkan benda

berwarna gelap merupakan penyerap sekaligus pemancar kalor yang baik.

c. Keseimbangan Suhu Tubuh

Suhu tubuh merupakan pencerminan dari panas tubuh. Suhu tubuh

merupakan hasil perimbangan antara pembentukan panas di dalam tubuh dengan

kehilangan panas tubuh. Pembentukan panas (heat production) dalam tubuh

manusia bergantung pada tingkat metabolisme yang terjadi dalam jaringan tubuh

tersebut. Hal ini dipengaruhi oleh: 1). Kecepatan metabolisme basal (BMR),

terutama terkait dengan sekresi hormon tiroid; 2) Aktivitas otot, terjadi penggunaan

energi menjadi kerja dan menghasilkan panas; 3) Termogenesis menggigil

(shivering thermogenesis); aktivitas otot yang merupakan upaya tubuh untuk

mempertahankan suhu tubuh selama terpapar dingin. 4) Termogenesis tak-

menggigil (non-shivering thermogenesis) Hal ini terjadi pada bayi baru lahir.

Sumber energi pembentukan panas ini ialah brown fat.

Pengaturan suhu tubuh pada tubuh manusia diatur oleh hipotalamus yang

terletak pada otak. Hipotalamus mengatur keseimbangan yang tepat antara panas

yang dihasilkan dan panas yang hilang dari tubuh. Panas yang terdapat dalam tubuh

dihasilkan oleh proses metabolik aktivitas ott dan hati (Wiarto, 2013: 105).

Pengaturan suhu tubuh manusia memenuhi dua kaidah, yaitu kaidah fisik dan

kaidah metabolisme. Kedua kaidah pengaturan panas tubuh dibantu oleh sistem

koordinasi. Proses pengeluaran panas dari tubuh ke lingkungan atau sebaliknya

berlangsung melalui proses fisika. Pengeluaran panas melalui beberapa proses fisika

yaitu konduksi, konveksi, radiasi dan evaporasi (Wiarto, 2013: 112). Pengeluaran

panas tubuh dipengaruhi oleh luas permukaan badan, perbedaan suhu tubuh dan

suhu lingkungan serta kelembapan udara.

d. Cara Pembuangan Panas Tubuh

Pengeluaran panas (heat loss) dari tubuh ke lingkungan atau sebaliknya

berlangsung secara fisika. Permukaan tubuh dapat kehilangan panas melalui

pertukaran panas secara radiasi, konduksi, konveksi, dan evaporasi air.

Pembuangan panas tubuh secara radiasi pada suhu lingkungan sekitar 21oC

meliputi 60% dari seluruh pembuangan panas tubuh. Pembuangan panas tubuh

menurun pada suhu 24-33oC. Bila suhu lingkungan meningkat (melebihi suhu

tubuh) maka pembuangan panas secara radiasi tidak terjadi (Giriwijoyo & Sidik,

2013:256).

Pembuangan panas tubuh secara konduksi berlangsung kecil, yaitu pada

selapis tipis udara yang melekat ke tubuh (Giriwijoyo & Sidik, 2013:256).

Pembuangan panas tubuh secara konveksi terjadi terjadi ketika ada aliran udara di

sekitar tubuh.

Pembuangan panas tubuh secara evaporasi (penguapan) ditentukan oleh

banyaknya keringat yang berhasil diuapkan. Ada beberapa faktor yang

mempengaruhi banyaknya keringat yang diuapkan antara lain: 1) suhu tubuh; 2)

suhu lingkungan; 3) jumlah keringat yang dihasilkan; 4) besar aliran udara; serta 5)

kelembapan udara lingkungan.

Olahraga merupakan salah satu aktivitas meningkatkan suhu tubuh.

Peningkatan suhu tubuh ketika berolahraga diikuti dengan pembuangan panas tubuh

untuk menjaga keseimbangan suhu tubuh. Tabel 8 menunjukkan pembagian

pembuangan panas tubuh pada berbagai suhu lingkungan sewaktu melakukan

olahraga.

Tabel 1. Pembuangan Panas Tubuh pada Berbagai Suhu Lingkungan

Suhu Udara Radiasi Konduksi Konveksi Evaporasi

20oC 50% 50%

25 oC 35% 65%

30 oC 20% 80%

35 oC 0% 100%

(Giriwijoyo & Sidik, 2013:256).

e. Bahaya Berolah Raga pada Suhu Tinggi

Olah raga pada suhu tinggi membahayakan tubuh kita. Bahaya atau

gangguan yang dialami dapat berupa syok srikulasi dan kekurangan cairan. Suhu

tubuh normal manusia berkisar antara 36,5oC sampai 37oC. Dalam kondisi tertentu

suhu tubuh dapat mengalami peningkatan. Secara alami, peningkatan suhu tubuh

akan diturunkan agar tetap normal dengan cara pengeluaran keringat melalui kulit.

Peningkatan suhu tubuh yang tidak segera diimbangi dengan penggantian cairan

yang keluar melalui keringat dapat mengakibatkan suhu tubuh berada pada tingkat

bahaya. Peningkatan suhu tubuh antara 39oC-40oC akan mengakibat heatstoke.

Heatstroke adalah kenaikan suhu tubuh secara tiba-tiba dan tidak dapat dikendalikan

yang disebabkan oleh ketidakmampuan sel pengatur suhu tubuh di dalam otak untuk

meningkatkan mekanisme tubuh untuk membuang panas. Gejala heatstroke meliputi

pusing, kelelahan, keluar banyak keringat, bingung, gaya berjalan sempoyongan,

rasa tidak enak di perut, muntah, kolaps bahkan dapat kehilangan kesadaran

(Wiarto, 2013: 113)