3. Tekanan gas pada proses pernavasan manusia

Pengertian pernapasan

Pernapasan atau respirasi adalah pertukaran gas antara makhluk hidup (organisme) dengan lingkungannya. Secara umum, pernapasan dapat diartikan sebagai proses menghirup oksigen dari udara serta mengeluarkan karbon dioksida dan uap air. Dalam proses pernapasan, oksigen merupakan zat kebutuhan utama. Oksigen untuk pernapasan diperoleh dari udara di lingkungan sekitar.

Pernapasan pada manusia mencakup dua proses, yaitu :

1.  Pernapasan eksternal
Adalah pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida yang terjadi antara udara dalam gelembung paru-paru dengan darah dalam kapiler.

2.  Pernapasan internal
Adalah pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara darah dalam kapiler dengan sel-sel jaringan tubuh.

Dalam proses pernapasan, oksigen dibutuhkan untuk oksidasi (pembakaran) zat makanan. Zat makanan yang dioksidasi tersebut yaitu gula (glukosa). Glukosa merupakan zat makanan yang mengandung energi. Proses oksidasi zat makanan, yaitu glukosa, bertujuan untuk menghasilkan energi. Jadi, pernapasan atau respirasi yang dilakukan organisme bertujuan untuk mengambil energi yang terkandung di dalam makanan.

Hasil utama pernapasan adalah energi. Energi yang dihasilkan digunakan untuk aktivitas hidup, misalnya untuk pertumbuhan, mempertahankan suhu tubuh, pembelahan sel-sel tubuh, dan kontraksi otot

B.      Sistem Pernapasan pada Manusia

Manusia bernapas secara tidak langsung. Artinya, udara untuk pernapasan tidak berdifusi secara langsung melalui permukaan kulit. Difusi udara untuk pernapasan pada manusia terjadi di bagian dalam tubuh, yaitu gelembung paru-paru (alveolus). Pada pernapasan secara tidak langsung, udara masuk ke dalam tubuh manusia dengan perantara alat-alat pernapasan.

Alat-alat Pernapasan pada manusia terdiri dari rongga hidung, faring (tekak), laring (pangkal tenggorokan), trakea (batang tenggorokan), bronkus (cabang tenggorokan), dan pulmo (paru-paru).

Alat pernapasan manusia

1.      Rongga Hidung

Rongga hidung merupakan jalan masuk oksigen untuk pernapasan, dan jalan keluar karbon dioksida serta uap air sisa pernapasan. Di dalam rongga hidung terjadi penyaringan udara dari debu-debu yang masuk bersama udara. Udara yang masuk ke dalam rongga hidung juga mengalami proses penghangatan agar sesuai dengan suhu tubuh kita. Demikian juga pula kelembapan udara diatur agar sesuai dengan kelembapan tubuh kita.

2.      Faring (tekak)

Faring berbentuk seperti tabung corong yang terletak di belakang rongga hidung dan mulut. Faring berfungsi sebagai jalan bagi udara dan makanan. Selain itu, faring juga berfungsi sebagai ruang getar untuk menghasilkan suara.

Alat pernapasan manusia bagian atas

3.      Laring (pangkal tenggorokan)

Laring terdapat di antara faring dan trakea. Dinding laring tersusun dari sembilan buah tulang rawan. Salah satu tulang rawan tersusun dari dua lempeng kartilago hialin yang menyatu dan membentuk segitiga. Bagian ini disebut jakun.

Di dalam laring terdapat epiglotis dan pita suara. Epiglotis merupakan kartilago elastis yang berbentuk seperti daun. Epiglotis dapat membuka dan menutup. Pada saat menelan makanan, epiglotis menutup sehingga makanan tidak masuk ke tenggorokan tetapi menuju kerongkongan. Pita suara merupakan selaput lendir yang membentuk dua pasang lipatan dan dapat bergetar menghasilkan suara.

Pita suara manusia

4.      Trakea (batang tenggorokan)

Trakea berbentuk seperti pipa yang terletak memanjang di bagian leher dan rongga dada (toraks). Trakea tersusun dari cincin tulang rawan dan otot polos. Dinding bagian dalam trakea berlapis sel-sel epitel berambut getar (silia) dan selaput lendir. Trakea bercabang dua, yang satu menuju paru-paru kiri dan yang lain menuju paru-paru kanan. Cabang trakea disebut bronkus.

5.      Pulmo (paru-paru)

Paru-paru terletak di dalam rongga dada bagian atas. Rongga dada dan rongga perut dipisahkan oleh sekat, yaitu diafragma. Paru-paru terbagi menjadi dua bagian, yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan terdiri dari tiga gelambir dan paru-paru kiri terdiri dari dua gelambir. Paru-paru dibungkus oleh selaput paru-paru tipis yang disebut pleura.

Di dalam paru-paru, masing-masing bronkus bercabang-cabang membentuk bronkiolus. Selanjutnya, bronkiolus bercabang-cabang menjadi pembuluh halus yang berakhir pada gelembung paru-paru yang disebut alveolus (jamak = alveoli). Alveoli menyerupai busa atau sarang tawon. Jumlah alveoli kurang lebih 300 juta. Dinding alveolus sangat tipis dan elastis. Pada alveolus inilah terjadi difusi atau pertukaran gas pernapasan, yaitu oksigen dan karbon dioksida.

Alveoli yang terdapat di dalam paru-paru manusia

C.      Mekanisme Pernapasan

Pernapasan merupakan suatu proses yang terjadi dengan sendirinya (secara otomatis). Walaupun kita dalam keadaan tidur, proses pernapasan berjalan terus. Pada saat kita bernapas ada dua proses yang terjadi yaitu inspirasi (proses masuknya udara ke dalam paru-paru) dan ekspirasi (proses keluarnya udara dari paru-paru). Inspirasi dan ekspirasi terjadi antara 15 – 18 kali setiap menit. Proses inspirasi dan ekspirasi diatur oleh otot-otot diafragma dan otot antar tulang rusuk.

1.       Pernapasan Dada

Terjadi karena aktivitas otot antartulang rusuk. Bila otot antartulang rusuk berkerut (berkontraksi), maka tulang-tulang rusuk akan terangkat dan volume rongga dada akan membesar. Keadaan ini menyebabkan penurunan tekanan udara di dalam paru-paru. Karena tekanan udara di luar tubuh lebih besar, maka udara dari luar yang kaya oksigen masuk ke dalam paru-paru. Dengan demikian terjadilah inspirasi.

Bila otot-otot antartulang rusuk mengendor (relakasasi), yaitu kembali pada posisi semula, maka tulang-tulang rusuk akan tertekan. Akibatnya, volume rongga dada mengecil. Keadaan ini mengakibatkan naiknya tekanan udara di dalam paru-paru.

Pada saat insipirasi (a) rongga dada membesar dan (b) diafragma mendatar

2.       Pernapasan Perut

Pernapasan perut terjadi karena aktivitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Bila otot diafragma berkontraksi, maka diafragma akan mendatar. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada membesar sehingga tekanan udara di paru-paru mengecil. Akibatnya, udara luar yang kaya oksigen masuk ke dalam paru-paru melalui saluran pernapasan. Dengan demikian, terjadilah inspirasi.

Sebaliknya, bila otot diafragma relaksasi (kembali pada posisi semula), maka kedudukan diafragma melengkung ke atas. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada membesar. Akibatnya, udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida terdorong ke luar. Dengan demikian terjadilah ekspirasi.

sumber: http://aviskariska.blogspot.com/2018/01/tekanan-gas-pada-proses-pernapasan.html

2. Tekanan darah pada sistem peredaran darah manusia

Sistem peredaran darah pada manusia (sistem kardiovaskular pada manusia) atau sistem sirkulasi adalah sistem organ yang memungkinkan darah beredar ke seluruh tubuh serta membawa nutrisi (seperti asam amino dan elektrolit), oksigen, karbon dioksida, dan hormon ke sel tubuh untuk memberikan makanan ke sel, melawan penyakit, menstabilkan suhu dan pH, dan mempertahankan homeostasis. Ilmu yang mempelajari aliran darah disebut hemodinamik. Sedangkan ilmu yang mempelajari sifat-sifat aliran darah disebut hemorheologi.

Sistem peredaran darah terdiri dari sistem kardiovaskular yang berfungsi untuk mendistribusikan darah dan sistem limfatik yang mengedarkan getah bening. Kedua sistem tersebut terpisah satu sama lain. Peredaran getah bening memakan waktu yang lebih lama dari peredaran darah. Darah adalah cairan yang terdiri dari plasma darah, sel darah merah, sel darah putih, dan trombosit yang diedarkan oleh jantung melalui sistem vaskuler vertebrata. Darah membawa oksigen dan nutrisi ke seluruh jaringan tubuh dan mengangkut limbah buangan dari jaringan tersebut. Getah bening pada dasarnya adalah hasil daur ulang plasma darah yang berlebih setelah disaring dan dibawa ke sistem limfatik. Sistem kardiovaskular (berasal dari bahasa Latin yang berarti “jantung” dan “pembuluh”) terdiri dari darah, jantung, dan pembuluh darah. Sedangkan getah bening, kelenjar getah bening, dan pembuluh darah bening membentuk sistem limfatik.

Manusia memiliki sistem kardiovaskular tertutup (artinya darah tidak pernah keluar dari jaringan arteri, vena, dan kapiler). Hewan vertebrata juga memiliki sistem kardiovaskular tertutup. Sistem limfatik adalah sistem terbuka karena cairan yang jumlahnya berlebih harus dikembalikan ke dara

sumber: http://aviskariska.blogspot.com/2018/01/tekanan-darah-pada-sistem-peredaran.html 

B. Aplikasi konsep tekanan zat dalam makhluk hidup

1. Pengangkutan air dan nutrisi pada tumbuhan

A. pengagkutan air

       

 pertama ,air diserap oleh rambut2 akar,kemudian, masuk ke sel epidermis melalui proses osmosis. selanjutnya, air melalui korteks. dari korteks air melalui endoermis dan perisikel, dan yang terakhir air masuk ke jaringan xilem dan menuju batang dan daun.

          air dapat di angkut naik dari akar ke bagian tumbuhan lain karena adanya kapilaritas batang. sifat ini sama dengan pipa kapiler. pipa kapiler berbentuk seperti sedotan tetapi memiliki diameter yang sangat kecil.sehigga air yang terapat pada batang tanaman lebih tenggidari pada air yang di tanah

          daya kapilaritas batang di pengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi. melalui kohesi air akan menyebabkan gaya tarik-menarik antara molekul-molekul air sehingga air dapat bergerak naik. melalui adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh.

          selain karena gaya kohesi dan adhesi air naik karena daya isap daun dan pengguapan air untuk fotosintesis. pada daun air mengalami pengguapan. pengguapan air disebut transpirasi. penggunaan air pada daun menyebabkan air pada bagian xilem sehingga air pada akar dapat naik ke daun.

B.pengangkutan nutrisi

           semua bagian tumbuhan memerlukan nutrisi. agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan, maka di butuhkan proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dam asam amino keseluruh tumbuhan.pengangkutan hasil fotosintesis melalui pembuluh floem.

           pengangkutan di mulai dari daun (daerah yang memiliki konsentrasi gula tinggi) kebagian tanaman yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah) dengan bantuan sirkulasi air yang mengalir melalu pebuluh xilem dan floem.

sumber: http://1-klik-di-sini.blogspot.com/2018/01/pengangkutan-air-dan-nutrisi-pada.html

3. Tekanan gas

Besar tekanan udara dapat diukur dengan percobaan Torricelli yang dilakukan oleh Evangelista Torricelli (1608-1647). Percobaan itu berhasil menciptakan barometer, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan menetapkan bahwa: Tekanan udara 1 atm = 76 cmHg “Setiap kenaikan 100 m dari permukaan laut, tekanan udara berkurang 1cmHg”

Ketinggian suatu tempat dapat dihitung dengan rumus:

h= (76 cmHg- Pbar) x100 m

Pgas = (Pbar ± h) cmHg

Tekanan udara dalam ruang tertutup dapat diukur dengan manometer.

keterangan:

Pgas = tekanan gasPbar = tekanan pada barometerh      = ketinggi8an tempat (m)

• Hukum Boyle

Robert Boyle (1627-1691) menyatakan dalam hukumnya bahwa:

“Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap/konstan bila suhu gas tidak berubah”

P.V= konstan atau P1. V1 = P2. V2

Keterangan:

P1= tekanan awal

V1= volume awal

P2= tekanan akhir

V2= volume akhir

• Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup dan Konsep Tekanan Udara dalam Kehidupan Sehari-hari

Alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup dinamakan manometer. Manometer ada dua macam, yaitu manometer raksa dan manometer logam.

a. Manometer Raksa

Manometer raksa dibedakan menjadi:

1) Manometer Raksa Terbuka

Manometer raksa terbuka adalah sebuah tabung U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu kaki dibiarkan terbuka berhubungan dengan udara luar sedangkan kaki lainnya dihubungkan ke ruang yang akan diukur tekanan gasnya. Besar tekanan gas dapat dihitung dengan rumus: Pgas = Pbar + h

2) Manometer Raksa Tertutup

Manometer raksa tertutup adalah sebuah tabung U yang salah satu ujungnya tertutup.

b. Manometer Logam

Digunakan untuk mengukur tekanan udara yang sangat tinggi.

• Seperti pada tekanan zat padat dan zat cair, berikut diberikan beberapa contoh kejadian yang berkaitan dengan tekanan udara.

sumber: https://sumadewiblog.wordpress.com/tekanan/tekanan-pada-gas-2/

2. Tekanan zat cair

ada cukup banyak yang kita akan pelajari pada tekanan pada zat cair, antara lain adalah tekanan hidrostatis, hukum pascal, hukum bejana berhubungan, hukum archimede, terapung, melayang dan tenggelam. Mari kita mulai dari tekanan hidrodtatis.

 Tekanan Hidrostatis.
- Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dihasilkan oleh zat cairdalam keadaan diam pada kedalaman tertentu dan disebabkan berat zat cair itu sendiri. Persamaan tekanan hidrostatis seperti berikut.



Keterangan :
P_h = tekanan hidrostatis (N/m²)
 = massa jenis (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = kedalaman (m)

- Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatis adalah percepatan gravitasi bumi, massa jenis zat, dan kedalaman zat cair.

 Hukum Pascal
- Hukum pascal berbunyi sebagai berikut : tekanan yang diberikan pada zat cair dalam suatu ruang (wadah) tertutup diteruskan kesegala ara dengan sama besar (sama kuat). Berikut gambarannya..

Gambar Hukum Pascal

- Sesuai dengan hukum pascal, persamaan tekanan berdasarkan prinsip pascal sebagai berikut :

P₁ = P₂



Keterangan :
F₁ = gaya permukaan 1 (N)
F₂ = gaya permukaan 2 (N)
A₁ = luas penambang 1 (m²)
A₂ = luas penambang 2 (m²)

- Prinsip pascal dimandfaatkan dalam keseharian, di antara lainnya dongkrak hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, dan rem hidrolik mobil.

 Hukum Bejana Berhubungan
- Pada konsep bejana berhubungan selalu berlaku : permukaan zat cair dalam suatu bejana berhubungan selalu mendatar dan sama tinggi berikut gambarannya.

Hukum Bejana Berhubungan

- Persamaan pada konsep bejana berhubungan :



Keterangan :

 = massa jenis zat cair 1
 = masa jenis zat cair 2
h₁ dan h₂ = ketinggian masing-masing zat cair.

- Alat yang digunakan dalam keseharian sesuai konsep bejana berhubungan adalah teko dan menara penampung air.

 Hukum Archimedes
- Hukum archimedes berbunyi seperti berikut : jika suatu benda tercelum sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair, benda itu akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat yang dipindahkan benda tersebut. Berikut persamaan arhimedes.



Keterangan :
F_A = gaya keatas (N)
 = massa jenis zat cair (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
V_b = volume benda (m²)

- Alat yang menggunakan perinsip hukum archimedes dalam keseharian adalah jembatan apung, kapal laut, dan balon udara.

 Terapung, Melayang, dan Tenggelam
- pada pristiwa terapung, massa jenis benda lebih kecil dari pada massa jenis zat.



- Pada peristiwa melayang, massa jenis benda sama dengan masa jenis zat cair.



- Pada peristiwa tenggelam, massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat.



sumber: http://www.pelajaransmp.com/2017/09/materi-tekanan-zat-cair-padat-hukum-pascal-bejana-hukum-arhimedes-tekanan-udara-dan-hukum-boyle-ipa.html

BAB 7 


A. Tekanan Zat

1. Tekanan zat padat

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas bidang tekan.

Besar tekanan dapat ditulis dalam bentuk rumus berikut.

P=F/A

Keterangan:

P = tekanan (N/m2)

F = gaya tekan (N)

A = luas bidang tekan (m2)

Dalam SI satuan tekanan adalah pascal (Pa) atau N/m2.

Semakin besar gaya tekan, semakin besar tekanannya. Semakin luas bidang tekan, semakin kecil tekannya.

Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa:

1. Makin besar gaya tekan yang diberikan, makin kecil tekanan yang dihasiilkan
2. Makin kecil luas permukaan bidang tekan, makin besar tekanan yang dihasilkan.

sumber: https://sumadewiblog.wordpress.com/tekanan/tekanan-zat-padat/