Kalor dan tubuh manusia

Mari kita selidiki peristiwa perpindahan kalor dalam tubuh kita. Pengetahuan ini didapat dari berbagai teori dan eksperimen yang rumit. Tulisan ini dibuat dengan cara menyederhanakan bahasa tanpa melibatkan hal yang kompleks. Kata kunci yang perlu diketahui sebelumnya adalah konduksi, radiasi, dan konduktivitas termal. Kamu dianggap telah memahami apa itu konduksi dan radiasi. Istilah terakhir akan mendapat porsi lebih karena cukup penting untuk proses pemahaman dari tulisan ini.

Proses konduksi kalor berlangsung karena perbedaan suhu dua tempat. Kelajuan konduksi kalor dari satu posisi ke posisi lain tergantung dari medium yang mengantarkan kalor. Kamu pun paham bahan-bahan logam lebih cepat dan baik dalam menghantarkan kalor. Dari hal ini muncul istilah konduktor dan isolator kalor. Cepat tidaknya konduksi berlangsung pada bahan dikhususkan lagi dalam pembahasan konduktivitas termal. Istilah ini merupakan suatu kostanta pada persamaan konduktivitas kalor sebagai berikut. H = kA(T₂-T₁)/L

Dengan:

H =konduktivitas kalor

A =luas daerah bahan

k =koefisien konduktivitas termal

T = suhu (dalam kelvin atau celsius)

L = panjang logam (dalam meter).

Ingat k memiliki satuan J/s.m.C, jika T menggunakan celsius. Semakin besar nilai koefisien konduktivitas termal atau konduktivitas termal berarti semakin cepat suatu bahan mengalami konduksi. Berikut tabel konduktivitas termal beberapa bahan.

 

Bahan	k (J/s.m.C)	Bahan	k (J/s.m.C)
Stereofom	0,010	Gelas	0,80
Udara	0,026	Beton	1,1
Wol	0,040	Besi	79
Lemak tubuh	0,20	Aluminium	240
Air	0,60	Perak	4240
		Intan	2420

Dari apa yang baru saja kamu baca pada paragraf di atas, kamu mungkin bisa menjawab pertanyaan ini. Sendainya manusia bisa hidup pada suhu 15°C selama 2 jam di udara terbuka tampa pakaian. Berapa lama manusia bisa hidup di air dalam suhu yang sama? Jawabannya adalah sebagai berikut. Lihat tabel di atas, air memiliki konduktivitas termal sebesar 23 kali daripada udara. Jadi, manusia tadi dapt hidup 120 menit/23 = 5,2 menit. Hal ini merupakan perhitungan matematis, bahwa udara merupakan konduktor kalor yang buruk daripada air.

Energi dalam tubuh yang berasal dari makanan, 20% digunakan untuk kerja selebihnya merupakan energi kalor. Jika suhu badan 37°C dan suhu kulit pada lingkungan yang nyaman 33°C sampai dengan 35°C, maka terjadi konduksi kalor pada tubuh. Karena beda suhu yang cukup kecil dan konduktivitas termal jaringan tubuh kecil, maka sedikit sekalikalor yang dikeluarkan. Darah berfungsi untuk mengeluarkan kalor ke bawah permukaan kulit secara konveksi.

Percayakah kamu tubuh kita juga mengeluarkan radiasi? Prinsip terjadinya radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Jika kalor berada dalam tubuh, maka di tubuh kita pasti terjadi radiasi. Bagaimana menghitungnya? Kita gunakan persamaan radiasi buatan Stefan-Boltzman, yaitu H = eδAT⁴.

Dengan

H =radiasivitas kalor

e = emisivitas (0-1)

δ = konstanta Stefan-Boltzman (5,67 x 10^-8 J/s.m².k⁴)

A = luas daerah

T = suhu (dalam kelvin)

Sekarang kita hitung radiasi hasil tubuh manusia. Jika suhu tubuh manusia normal adalah 37°C atau 340 K dengan emisivitas tubuh 0,7 dan perkiraan luas tubuh manusia adalah 1,5 m², maka H = (0,70)( 5,67 x 10^-8)(1,5)(310) = 550 watt. Nilai ini setara dengan 5 buah lampu bohlam 10 watt.