Prinsip-prinsip Gas Ideal dalam Sistem Pernafasan Manusia

Penurunan Persamaan Gas Ideal

Perhatikan sejenis gas ideal yang terdapat dalam suatu bejana silinder di bawah ini. Volume gas ideal ini dapat diubah dengan menggerakkan piston ke atas dan ke bawah. Anggap bahwa bejana tidak bocor sehingga massa atau banyak mol gas itu tetap. Persamaan keadaan gas ideal kita peroleh dengan dua cara berikut.

Cara pertama, suhu gas dijaga tetap dan volume diubah-ubah dengan menggerakkan piston. Misalnya tekanan gas mula-mula P0 dan volume gas mula-mula V0. Jika piston digerakkan ke bawah hingga volume gas berkurang menjadi V0, ternyata tekanan gas bertambah menjadi 2P0. Jika piston tersebut digerakkan ke bawah sehingga volume gas berkurang menjadi V0, ternyata tekanan gas bertambah menjadi 4 P0. Hasil ini dapat disimpulkan oleh pernyataan berikut.

           

Jika suhu gas yang berada dalam bejana tertutup (tidak bocor) dijaga tetap, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volume

PV    = Tetap

P1V1 = P2V2

Hukum Boyle

Pernyataan tersebut pertama kali dinyatakan oleh Robert Boyle pada tahun 1666, sehingga disebut Hukum Boyle.

Cara kedua, tekanan gas dijaga tetap dan volume gas diubah-ubah menggerakkan piston. Diasumsikan suhu mutlak gas mula-mula T0 dan volume gas mula-mula V0. Bila piston digerakkan ke atas sehingga volume gas bertambah menjadi 2V0, ternyata suhu mutlak gas bertambah menjadi 2T0. Bila piston terus digerakkan ke atas sehingga volume gas bertambah menjadi 4V0, ternyata suhu mutlak gas bertambah menjadi 4T0. Hasil ini disimpulkan dengan pernyataan berikut.

Jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup (tidak bocor) dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya

(V/T) = Tetap

V1/T1 = V2/T2

Hukum Charles-Gay Lussac

            Persamaan dinyatakan pertama kali oleh Jacques Charles (1747-1823) dan Joseph Gay Lussac (1778-1805), dan disebut Hukum Charles-Gay Lussac. Data suhu gas lebih sering dinyatakan dalam to C. Suhu mutlak gas T yang dinyatakan dalam satuan Kelvin dihitung dengan persamaan

T = t +173

Sekarang kita dapat menyatakan persamaan gas ideal yang memenuhi Hukum Boyle dan Charles Gay-Lussac

(PV/T) = Tetap

(P1V1)/T1 = (P2V2)/T2

 Persamaan Boyle-Gay Lussac

Jika suhu mutlak T tetap, dihasilkan PV = tetap. Jika tekanan P tetap, dihasilkan (V/T)tetap. Jika massa atau mol gas diubah, misal kita menggandakan mol gas, n, dengan menjaga tekanan dan suhu tetap, ternyata dihasilkan volume (V) yang ganda (lipat dua) juga. Karena itu, kita boleh menulis bilangan tetap di ruas kanan persamaan Boyle-Gay Lussac nR, dengan R diperoleh dari percobaan, dan kita memperoleh persamaan umum yang berlaku untuk gas ideal, yang disebut persamaan gas ideal.

Persamaan Gas Ideal

PV = nRT

Aplikasi Persamaan Keadaan Gas Ideal pada Pernapasan

Ketika Anda menarik napas, otot-otot mengembangkan dinding dada Anda dan menarik diafragma ke bawah, membiarkan paru-paru yang elastis mengembang (volume udara bertambah) menyebabkan tekanan di dalam paru-paru kira-kira 10 torr (1 torr = 1 mmHg) di bawah tekanan atmosfer. Tekanan dalam paru-paru yang lebih kecil daripada tekanan atmosfer (tekanan udara luar) menyebabkan udara dari luar memasuki paru-paru. Ketika otot relaks, jaringan paru-paru yang tadinya kencang karena ditarik diafragma juga ikut relaks. Diafragma bergerak ke atas dan paru-paru mengempis. Paru-paru mengempis menaikkan tekanan udara di dalam paru-paru, sehingga udara dari paru-paru keluar.

Saat Anda menarik napas, paru-paru mengembang, volume membesar, dan tekanan udara dalam paru-paru berada di bawah tekanan atmosfer. Saat menghembuskan napas paru-paru mengempis, volume mengecil, dan tekanan udara dalam paru-paru meningkat.

sumber : http://dianafisikaupi.wordpress.com/