Transfer Panas PadaTubuh

A. Latar BelakangManusia juga menghasilkan Panas atau panas, sama halnya dengan peralatan mekanis seperti mesin atau peralatan eletronika. Panas yang dihasilkan adalah berdasarkan jenis aktivitas yang dilakukannya. Jika panas yang dihasilkan berlebih karena proses aktivitas yang terus menerus maka harus segera didinginkan. Bila ini terjadi pada peralatan mekanis maka pendinginan dapat dilakukan dengan cara pemberian fan atau kipas untuk mengeluarkan panas dengan segera jika tidak maka akan rusaklah peralatan mekanik tersebut.
Jika panas yang berlebih terjadi pada tubuh manusia maka hal ini akan mengganggu kenyamanan kita dalam beraktivitas, keseimbangan suhu pada manusia harus dipertahankan atau dikendalikan agar kenyamanan suhu dapat tercapai. Tubuh manusia mempunyai mekanisme alam untuk mempertahankan keseimbangan suhu tersebut, mekanisme itu adalah Berkeringat atau menggigil. Bila laju perpindahan panas tubuh terlalu lambat maka tubuh akan member peringatan kepada kita melalui keringat yang berlebih sedangkan bila perpindahan panas terlalu cepat maka yang terjadi adalah menggigil.



Suhu inti (core temperature) menggambarkan suhu organ-organ dalam (kepala, dada, abdomen) dan dipertahankan mendekati 37C. Suhu kulit (shell temperature) menggambarkan suhu kulit tubuh, jaringan subkutan, batang tubuh. Suhu ini berfluktuasi dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Suhu tubuh rata-rata (mean body temperature) merupakan suhu rata-rata gabungansuhu inti dan suhu kulit.
Pengukuran suhu tubuh
Ada beberapa macam thermometer untuk mengukur suhu tubuh:
1. The mercury-in-glass thermometer
2. The electrical digital reading thermometer
3. A radiometer attached to an auriscope-like head (untuk pengukuran suhutimfani)
Faktor-faktor yang mempengaruhi suhu tubuh:
1. Variasi diurnal
Suhu tubuh bervariasi pada siang dan malam hari. Suhu terendah manusia yang tidur pada malam hari dan bangun sepanjang siang terjadi pada awal pagi dan tertinggi pada awal malam.
2. Kerja jasmani/ aktivitas fisik
Setelah latihan fisik atau kerja jasmani suhu tubuh akan naik terkait dengan kerja yang dilakukan oleh otot rangka. Setelah latihan berat, suhu tubuh dapat mencapai 40C.
3. Jenis kelamin
Sesuai dengan kegiatan metabolisme, suhu tubuh pria lebih tinggi daripada wanita. Suhu tubuh wanita dipengaruhi daur haid. Pada saat ovulasi, suhu tubuh wanita pada pagi hari saat bangun meningkat 0,3-0,5C.
4. Lingkungan
Suhu lingkungan yang tinggi akan meningkatkan suhu tubuh. Udara lingkungan yang lembab juga akan meningkatkan suhu tubuh karena menyebabkan hambatan penguapan keringat, sehingga panas tertahan di dalam tubuh. (lihat Gambar 1)
Suhu tubuh merupakan pencerminan panas tubuh. Sebagaimana energi tubuh yang mengikuti hukum termodinamika, panas tubuh sebagai salah satu bentuk energi juga mengikuti hukum tersebut (Gambar 2). Suhu tubuh merupakan hasil imbangan antara pembentukan panas dengan kehilangan panas.

Gambar 1. Respons homeostatik terhadap suhu lingkungan yang ekstrem

Gambar 2. Keseimbangan energy
Pembentukan panas (heat production) dalam tubuh manusia bergantung pada tingkat metabolisme yang terjadi dalam jaringan tubuh tersebut. Hal ini dipengaruhi oleh:
1. 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. Pada bayi baru lahir, brown fat ditemukan pada skapula, aksila, dan area ginjal. Brown fat berbeda dengan lemak biasa, ukurannya lebih kecil, mengandung lebih banyak mitokondria, banyak dipersarafi saraf simpatis, dan kaya dengan suplai darah. Stimulasi saraf simpatis oleh suhu dingin akan meningkatkan konsentrasi cAMP di sel brown fat, yang kemudian akan mengativasi fosforilasi oksidatif di mitokondria melalui lipolisis. Hasil dari fosforilasi oksidatif ialah terbentuknya panas yang kemudian akan dibawa dengan cepat oleh vena yang juga banyak terdapat di sel brown fat. Brown fat ini merupakan sumber utama diet-induced thermogenesis.

Gambar 3. Keseimbangan panas
Perubahan suhu tubuh dideteksi oleh 2 jenis termoreseptor, satu di kulit (peripheral thermoreceptors) dan satu lagi di hipotalamus, medula spinalis, dll (central thermoreceptors). Termoreseptor sentral memberi umpan balik yang penting dalam mempertahankan suhu inti tubuh ketika termoreseptor perifer memberi informasi. Hipotalamus mengintegrasikan refleks dan mengirimnya melalui saraf simpatis ke kelenjar keringat, arteriola kulit, dan medula adrenal serta melalui saraf motorik ke otot rangka. Suhu tubuh diatur oleh hipothalamus untuk mempertahankan
suhu tubuh pada suhu lingkungan antara 27,8- 30C. Kisaran suhu lingkungan ini disebut thermoneutral zone.

Gambar 4. Refleks pengaturan suhu

Suhu lingkungan yang lebih dari suhu tubuh dapat dipertahankan dengan mekanisme vasokonstriksi atau vasodilatasi. Suhu lingkungan di bawah atau di atas thermoneutral zone, tubuh harus meningkatkan pembentukan panas dan selanjutnya akan meningkatkan pengeluaran panas.
Aklimatisasi suhu
Perubahan awal berkeringat, volume dan komposisi keringat menentukan adaptasi terhadap suhu yang tinggi. Kehilangan natrium melalui keringat diturunkan dengan meningkatkan reabsorpsi natrium oleh sekresi aldosteron.

Demam dan hipertermia
Demam ialah peningkatan suhu tubuh karena ‘resetting’ termostat di hipothalamus. Suhu tubuh selalu dipertahankan selama demam. Demam disebabkan oleh infeksi atau stress. Peningkatan termostat tubuh akan menyebabkan sensasi kedinginan. Vasokonstriksi dan menggigil terjadi untuk mengimbangi peningkatan suhu tubuh. Jika termostat dihapus dan demam hilang, seseorang akan merasa kepanasan, terjadi vasodilatasi dan berkeringat. Perubahan termostat dilakukan oleh zat kimia yang disebut endogenous pyrogen (EP), yang berisi interleukin 1 (IL-1) and IL6. Keduanya dilepaskan oleh makrofag yang bekerja di hipothalamus. Peningkatan suhu tubuh menstimulasi respons pertahanan tubuh. Peningkatan suhu tubuh yang bukan disebabkan oleh infeksi disebut hipertermia. Hipertermia terjadi karena ketidakseimbangan antara pembentukan panas dengan pengeluaran panas. Hipertermia biasanya terjadi karena latihan fisik. Pada awal latihan fisik, suhu tubuh akan meningkat karena panas yang dibentuk lebih banyak daripada panas yang dilepaskan. Akibatnya suhu inti tubuh meningkat dan terjadi mekanisme heat-lost.
Heat exhaustion
Ialah suatu keadaan kolaps karena dehidrasi berat yang menyebabkan hipotensi akibat: (1) berkurangnya volume plasma karena berkeringat sehingga menyebabkan penurunan curah jantung, dan (2) vasodilatasi pembuluh darah kulit yang berlebihan sehingga menyebabkan penurunan resistensi perifer. Pada keadan heat exhaustion suhu inti tubuh berkisar 37,5-39C, terjadi kram otot, mual, sakit kepala, pucat dan banyak berkeringat. Biasanya terjadi pada orang yang aktif secara fisik pada suhu lembab, sehingga tidak teraklimatisasi. Dapat juga terjadi pada lansia yang sudah mengalami kerusakan pada kemampuan pengaturan suhu tubuhnya.
Heat Stroke
Ialah bentuk hipertermia yang lebih berat dengan suhu tubuh yang lebih tinggi. Heat stroke ditandai oleh kolaps, delirium, kejang, dan penurunan kesadaran. Biasanya terjadi karena lama terpapar udara/ suhu lingkungan yang panas. Pada keadaan ini terjadi mekanisme umpan balik positif, peningkatan suhu tubuh makin meningkatkan metabolisme dan menghasilkan panas lebih banyak.

Beberapa cara yang digunakan oleh tubuh untuk memindahkan panas tubuh ke udara sekitarnya adalah :
1. Konduksi (Conduction), Perpindahan panas melalui kontak langsung antara permukaan. Yang dimaksud dengan hantaran ialah pengangkutan Panas melalui satu jenis zat. Sehingga perpindahan Panas secara hantaran/konduksi merupakan satu proses pendalaman karena proses perpindahan Panas ini hanya terjadi dari daerah dengan titik bersuhu tinggi ke titik bersuhu rendah. Pada perpindahan panas secara konduksi energy dipindahkan dengan hubungan molekul secara langsung tanpa perpindahan berarti pada olekul-molekul tersebut.
Contoh, Ketika tangan kita kedinginan kita akan merasa nyaman memegang gelas panas atau pada saat panas kita berbaring diatas lantai yang sejuk.
2. Konveksi (Convection), Perpindahan panas berdasarkan gerakan fluida dalam hal ini adalah udara, artinya panas tubuh dapat dihilangkan bergantung pada aliran udara yang melintasi tubuh manusia.
Contoh, Kita akan merasa nyaman bila terkena hembusan angina pada saat kita berkeringat.
3. Radiasi ( Radiation), perpindahan panas berdasrkan gelombang eletromagnetik, tubuh manusia mendapat panas dari pancaran panas yang lebih tinggi dan tubuh manusia dapat akan memancarkan panasnya secara radiasi ke setiap objek yang mempunyai suhu lebih dingin dari manusia,
Pada hakekatnya proses perpindahan Panas radiasi terjadi dengan perantaraan foton dan juga gelombang elektromagnet. Terdapat dua teori yang berbeda untuk menerangkan bagaimana proses radiasi itu terjadi. Semua bahan pada suhu mutlak tertentu akan menyinari sejumlah energi Panas tertentu. Semakin tinggi suhu bahan tadi maka semakin tinggi pula energy Panas yang disinarkan. Proses radiasi adalah fenomena permukaan. Proses radiasi tidak terjadi pada bagian da1am bahan. Tetapi suatu bahan apabila menerima sinar, maka banyak hal yang
boleh terjadi. Apabila sejumlah energi Panas menimpa suatu permukaan, sebahagian akan dipantulkan, sebahagian akan diserap ke da1am bahan, dan sebagian akan menembusi bahan dan terus ke luar. Jadi da1am mempelajari perpindahan Panas radiasi akan dilibatkan suatu fisik permukaan. Bahan yang dianggap mempunyai ciri yang sempurna ada1ah jasad hitam. Disamping itu, sama seperti cahaya lampu, adakalanya tidak semua sinar mengenai permukaan yang dituju. Jadi da1am masalah ini kita mengenal satu faktor pandangan yang lazimnya dinamakan factor bentuk. Maka jumlah Panas yang diterima dari satu sumber akan berbanding langsung sebahagiannya terhadap faktor bentuk ini. Dalam pada itu, sifat terma permukaan bahan juga penting. Berbeda dengan proses konveksi, medan aliran fluida disekeliling permukaan tidak penting, yang penting ialah sifat terma saja. Dengan demikian, untuk memahami proses radiasi dari satu permukaan kita perlu memahami juga keadaan fisik permukaan bahan yang terlibat dengan proses radiasi yang berlaku.
Contoh, Kita akan merasa lebih panas berada di bawah atap seng saat matahariterik, hal ini disebabkan suhu seng jauh diatas suhu tubuh manusia sehingga akan memancarkan panasnya ke tubuh kita melalui rambatan panas.
4. Penguapan ( Evaporation), perpindahan panas karena perbedaan lapisan udara (steck effect) yaitu lapisan udara panas akan terdorong naik oleh lapisan udara dingin.

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termsuk gelombang transversal. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik.
Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J•s — dan ν adalah frekuensi gelombang.
Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.
Yang termasuk gelombang elektromagnetik
Gelombang : Panjang gelombang λ
gelombang radio : 1 mm-10.000 km
infra merah : 0,001-1 mm
cahaya tampak : 400-720 nm
ultra violet : 10-400nm
sinar X : 0,01-10 nm
sinar gamma : 0,0001-0,1 nm

Sinar kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih kecil dari 0,0001 nm. Sinar dengan panjang gelombang besar, yaitu gelombang radio dan infra merah, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih rendah. Sinar dengan panjang gelombang kecil, ultra violet, sinar x atau sinar rontgen, dan sinar gamma, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih tinggi.

(Diambil dari berbagai sumber)