Aplikasi Konsep Fisika dalam Pernapasan – Pernapasan merupakan proses pertukaran gas antara O2 dan CO2. Pernapasan ialah aktivitas manusia yang sering dikerjakan tanpa disadari. Pernapasan pada manusia memiliki cara kerja yang berlainan dengan hewan dan tumbuhan. Cara kerja pernapasan manusia ternyata mampu kita pelajari memakai ilmu fisika. Dalam ilmu fisika setidaknya ada tiga aturan yang bisa menerangkan tentang pernapasan yaitu, Hukum Dalton, Hukum Boyle, dan Hukum Laplace. Bagaima hukum-aturan tersebut menjelaskan wacana pernapasan, mari kita lihat penjelasan berikut ini:
1.Hukum Dalton
Hukum ini menyatakan bahwa:
“Tekanan parsial sebuah komponen dalam gabungan gas yaitu tekanan dari bagian itu seaindainyasendirian mengisi seluruh volume gas yang tersedia”.
Maka dari, jumlah tekanan suatu campuran gas yang tidak reaktif dan bersifat ideal, adalah sama dengan jumlah tekanan persial suatu bagian gas. Misalnya dalam sebuah ruangan terdapat udara dengan tekanan 1 atmosfir (760 mm-Hg). Jika dipindahkan seluruh molekul kecuali O2 maka O2 dalam udara tersebut 20%, berarto O2 memiliki tekanan 20% x 760 mm Hg = 152 mm-Hg. Demikian pula N2 = 610 Hg (80% dari 760 mm-Hg).
Tekanan parsial uap air dipengaruhi oleh kelembaman. Suatu acuan udara ruangan menghipnotis tekanan parsial 15-20 mm-Hg. Sedangkan di dalam paru-paru memiliki tekanan 47 mm-Hg pada temperatur 370C dengan 1000C kelembaman. Dengan memanfaatkan tekanan parsial dari aturan Dalton mampu dibentuk daftar selaku berikut:
Tabel 1. Tekanan Parsial uap air pada pernapasan
Pada waktu ekspirasi terakhir di dalam paru-paru selalu terdapat 30% volume yang disebut Fungsional Residual Capasit.
2. Hukum Boyle
Hukum ini menyatakan bahwa:
“Untuk suatu massa gas pada temperature konstan maka tekanan berbanding terbalik kepada volumenya”.
Sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan:
pV= tetap
(T konstan, dan jumlah massa gas m tetap)
Apabila terjadi kenaikan volume maka akan dibarengi dengan penurunan tekanan, demikian juga sebaliknya. Untuk mengetahui kekerabatan tekanan (P) terhadap volume (V) mampu dilihat pada grafik 1.
Grafik 1. Hubungan Tekanan (P) terhadap Volume (V)
Pada ketika ilham volume paru-paru meningkat, sedangkan tekanan intrapleura mengalami penurunan.
Pada waktu inspirasi jumlah volume udara dalam paru-paru meningkat sedangkan pada waktu ekspirasi jumlah volume udara paru-paru menurun.
Grafik 2. Volume paru-paru vs waktu pada ketika ilham dan ekspirasi
3. Hukum Laplace
Hukum ini menyatakan bahwa
“Tekanan pada gelembung alveoli berbanding terbalik terhadap radius dan berbanding lurus terhadap tegangan permukaan“.
“Tekanan pada gelembung alveoli berbanding terbalik terhadap radius dan berbanding lurus terhadap tegangan permukaan“.
P = tekanan (mm-Hg)
R = jari-jari (cm)
Sumber : Hani, Ahmad Ruslan. 2010.Teori dan Aplikasi Fisika Kesehatan. Yogyakarta : Penerbit Nuha Medika.