BAB 13. Manusia dan Lingkungannya

1
BAB 13.Manusia dan Lingkungannya
2

• Interaksi lingkungan manusia melibatkan prinsip
  yang sama seperti yang dibahas dalam Ch. 12.
  Bagaimanapun, kita harus lihat tiga faktor
  tambahan. Mereka adalah pakaian, keringat, dan
  hiburan. Ini diuji dengan mempertimbangkan
  kelangsungan hidup pada lingkungan dingin,
  kelangsungan hidup pada lingkungan panas, dan
  manusia itu thermoneutral terhadap pengeluaran
  energi. Variabel yang perlu untuk dipertimbangkan
  adalah tingkat metabolisme, area permukaan,
  perubahan kalor laten, suhu tubuh, dan tubuh
  (aturan dan pakaian) yang konduktans.

3
13.1 Area, Tingkat Metabolisme, dan Penguapan

• Table 13.1. Tingkat produksi metabolisme panas
  untuk manusia

Aktivitas M (W/m2)
Tidur Bangun, istirahat Berdiri Bekerja diatas bangku (duduk) atau mengemudi Kedudukan pada saat bekerja Tingkat bekerja pada 4 km/jam atau bekerja lembut Tingkat bekerja pada 5,5 km/jam atau sedang pekerjaan berat Tingkat bekerja pada 5,5 km/jam dengan 20 kg pack atau menopang pekerjaan berat Semburan singkat dari aktivitas yang sangat berat seperti dalam pemanjatan atau berolahraga 50 60 90 95 120 180 250 350 600
4
Gambar 13.1 Tingkat metabolisme yang diperlukan
mengimbangi pengeluaran energi pada berbagai
temperatur operative, untuk tiga nilai-nilai dari
gHb
5
13.2 Kelangsungan hidup dalam Lingkungan Dingin

• Persamaan (12.11) akan digunakan sebagai basis
  untuk pengujian energi dan kebutuhan berlawanan
  yang berkenaan dengan panas untuk manusia.
  Pertimbangan pertama pada temperatur paling
  rendah di mana manusia dapat melangsungkan hidup.
  Ini dapat ditemukan dengan mengumpamakan
  nilai-nilai ekstrim untuk M, ghb, E , dan gha.
  Jika kita mengasumsikan d 0,17 m, u 3 m/s, Er
  0,1 M, Es 12 W/M2, dan Tb 360 C kemudian
  pada temperatur sama yang paling rendah untuk
  kelangsungan hidup dapat dihitung untuk berbagai
  pertahanan dan tingkat metabolisme. Dari Tabel
  A.3, dengan Ta 00 C, gr 0,16 mol m-2 s-1.
  Lapisan batas konduktans adalah
• gHa 0,79 mol/m2s
• Kehilangan kalor laten pada kulit adalah tidak
  terikat pada temperatur. Berarti, bagaimanapun,
  menunjukkan efek utama dari Te dan ghb dalam M.
  ini ditunjukkan pada Fig. 13.1 di mana M adalah
  direncanakan sebagai fungsi Te untuk tiga
  nilai-nilai konduktans.

6

• Gambar 13.2(di samping) menunjukkan konduktansi
  yang diperlukan untuk temperatur umum dan
  kondisi-kondisi angin. Angin mempunyai suatu efek
  kecil atas konduktansi yang diperlukan ini.
  Bagaimanapun efek angin pada pakaian konduktansi
  adalah besar dan harus diperhitungkan manakala
  memilih jumlah pakaian yang diperlukan untuk
  menyediakan konduktansi yang dibutuhkan

7
TABEL 13.2 Faktor daya serap udara, c untuk
sejumlah pabrik

• Pabrik c ( s/m)
• Sangat membuka kemeja tenunan 1.1
• Merajut baju dalam berbahan katun atau
  Kaos 0.86
• Pemerataan dari 13 jenis kemeja dari warga sipil
  0.61
• Wol yang cerah, kain gabardin, musim
  panas 0.44-0.51
• Sejumlah kain katun 0.44-0.48
• Seragam kain kepar,8.2 oz.Army 0.27
• Popelin,6 oz . Army 0.2
• Kain Byrd, memutar bersifat menentang
  0.16
• Kain JO, angin khusus yang bersifat
  menentang 0.10

8
APLIKASI
Contoh 13.1. Diasumsikan kamu sedang mengarah
keluar rumah manakala Te - 200C.Tentukan
konduktansi jaringan yang diperlukan untuk
berdiri, berjalan, berlari. Solusi Konduktansi
yang diperlukan dapat dibaca secara langsung dari
Gambar 13.2. Jika kamu berniat mewakili periode
lame waktu pada M 90 W/m2, kamu akan
memerlukan.gHb 0.05 mol m-2s-1. Karena
berjalan kamu akan memerlukan 0.1 mol
m-2s-1.Dan untuk berlari kamu akan memerlukan
0.25mol m-2s-1
9

• Karena data ini adalah untuk efek-efek terhadap
  udara pada pengangkutan uap air, maka data-data
  ini tidak ideal untuk komputasi terhadap
  transportasi udara panas , tetapi kekurangan yang
  ada lebih mengarahkan informasi dimana kita
  menggunakan nilai-nilai ini untuk kedua-duanya
  (uap air dan panas). Menurut gambar 13.2, sebuah
  kec.angin sebesar 10m/s akan menggandakan
  konduktansi JO kain, dan kec.angin pada 1 m/s
  akan menggandakan konduktansi dari sebuah kemeja
  tenun yang model sangat terbuka.

10
13.4 Kelangsungan Hidup di Lingkungan Panas

• Pertimbangan-pertimbangan yang sama berlaku
  untuk kelansungan hidup di lingkungan panas
  seperti halnya untuk menentukan batas atas
  kematian binatang. Bagaimanapun, satu faktor
  tambahan membutuhkan pertimbangan dari
  berkeringat. Tingkat penguapan keringat mungkin
  dikontrol oleh lingkungan dan fisiologis. Jika
  permukaan kulit basah, tingkat kekurangan air
  dari berkeringat diperoleh dari Eq.(12.16) dengan
  " gvs" adalah tak hingga". Jika permukaan kulit
  tidak basah, kekurangan kalor laten dikendalikan
  oleh tingkat keringat. Pegontrolan tingkat
  keringat masih tidak dipahami sama sekali, tetapi
  kelihatannya ia memasukkan kesensitifan atas
  perubahan panas pada permukaannya (Kerslake
  1972). Dengan demikian perubahan dalam tingkat
  metabolisme atau pada lingkungan luar, dapat
  menyebabkan tingkat perubahan jumlah keringat
  yang keluar. Hal ini terlihat layak, karena
  dibutuhkan untuk pengontrolan suhu badan sehingga
  anggaran (kapasitas) panas dapat menjadi
  seimbang .

11
(No Transcript)
12

• Pemeliharaan suatu anggaran panas seimbang
  sebagai/ketika tingkat tarip atau padanan
  temperatur peningkatan berkenaan dengan
  metabolisme, with-out yang meningkat(kan)
  temperatur badan, memerlukan disipasi bahang
  ditingkatkan. Tubuh nampak untuk mempunyai suatu
  hirarki darittg tanggapan fisiologis dalam
  rangka meningkat/kan dissipation.As panas mengisi
  increasee, hantaran termal jaringan/tisu
  meningkat/kan dulu, kemudian weating mulai.
  Akhirnya, temperatur badan mulai untuk naik.
  Semua tanggapan ini ditemani oleh peningkatan
  di (dalam) temperatur kulit. Attemps telah dibuat
  untuk menghubungkan dua hal pertama itu menjawab
  temperatur kulit, dengan hanya parsial succes.
  Temperatur badan mulai untuk meningkatkan
  manakala temperatur kulit menjangkau sekitar 36
  derajat C. Orang menjadi sangat gelisah pada
  temperatur kulit 36 derajat C atau lebih besar.

13

• Gambar 13.4 kulit yang kehilangan kalor laten
  pada panas-tekanan tubuh merupakan fungsi dari
  tekanan uap dan total konduktansi uap. Temperatur
  kulit diasumsikan 35C

14
Baju dan lapisan batas konduktansi, serta tekanan
uap atmosfer. Lapisan batas konduktansi untuk
perubahan uap diberikan persamaan 7.33 dalam
2,5m/s kecepatan angin, lapisan batas konduktansi
gvc
Contoh 3.2 apakah baju dari bahan konduktansi
akan menjaga kulit tetap kering pada waktu panas
dengan tekanan udara sebesar 1,5
kPa Penyelesaian Sesuai gambar 13.4 dengan ea
1,5 kPa, terdapat konduktansi sebesar 0,2
batas kalor laten yang dilepaskan
tetapi sebuah konduktansi 0,3 Tidak Sebuah
konduktansi diantara kedua konduktansi tersebut
dikatakan 0,25 , seharusnya baju
tersebut dapat menjaga menjaga tubuh tetap
kering. Hal ini merupakan kombinasi baju dan
lapisan batas konduktor. Jika lapisan batas
konsduktansi 0,8 kemudian
lapisan konsduktansi dirumuskan
gvc
15
Persamaan keseimbangan Energi akan sama untuk
rangkaian sumber dengan asumsi yang
dikombinasikan dengan
Persamaannya Energinya berubah menjadi
(13.7)
Sebagai contoh kita gunakan persamaan
(13.7) kita periksa afek dari temperatur pakaian
.Yang dapat diketahui dari seseorang yang
bekerja pada tingkat nilai tertentu. Kita
asumsikan ea 1kPa, Tb 380 C, gHr 1 mol m-2
s-1,gHt 2,8 mol m-2 s-1 , gVc gHc,
0,1 M,dan gva 0,8 mol m-2 s-1 (u 2,5 m/s
kita dapat melihat contoh sebelumnya). Hasil
perhitungan digambarkan pada gambar 13.5.
Masing-masing bagian dari grafik menggambarkan
kenaikan temperatur operative dengan penurunan
konduktansi pakaian pada bagian dari gambar 13.4
dimana adalah maximum.
16
Gambar 13.5 Maksimum toleransi tekanan operativ
untuk seseorang sebagai fungsi dari pakaian
konduktansi. Tekanan uap 1kPa, dengan kecepatan
2,5 m/s
17
Temperatur Operativ yang Lembab

• Persamaan energi tepat digunakan saat
  mengindikasi penentuan tegangan dari tekanan yang
  diberikan. Tekanan diindikasi dari temperatur
  operativ
• temperatur operativ merupakan kombinasi transfer
  panas yang merupakan karakteristik dari
  lingkungan kedalam nilai tunggal
• Fraksi tekanan molaritas berbeda dalam persamaan
  (12.6) dapat diduga dengan transformasi Penman
  (penjelasan lebih lanjut dalam chapter 14)
  diberikan
• es-ea es (Ts) es (Ta) es (Ta) ea
  (Ts Ta) D
• Dimana rata-rata Ts dan Ta,dan D merupakan
  atmosfer dengan jumlah uap yang sedikit

18
Meletakkan sebagai rata-rata Ts dan Ta yang
akan memberikan ketelitian yang cukup untuk
tujuan tersebut

• dengan subtitusi, persamaan energinya berubah
  menjadi

(13.9)
Tekanan operativ lembab (Gagge,1981) adalah
temperatur dari sumber yang seragam dengan
kelembaban 100 persen. Untuk setiap orang sebagai
contoh sebuah kelembaban ruang, persamaan (13.9)
diturunkan
(13.10)
19
tekanan operativ temperatur yang berasal dari
pengurangan persamaan (13.10) dari persamaan
(13.9)

• Dimana Teh merupakan temperature sumber, atau
  temperatur lembab operativ. Sehingga persamaannya
  (13.11) berubah menjadi

Dalam kehidupan manusia membutuhkan suatu kondisi
dimana mereka bisa merasakan Kenyamanan,jika
Tb 37 C, dan gHr 1 . Untuk
kondisi normal pada saatmemakai pakaian
diasumsikan0,4 .
Kombinasi persamaan (12.15) dan (12.16), dan
asumsi kedua kulit dan temperatur udara
sebelumnya 34, Diberikan persamaan (13.12)
ekspresi disubtitusi kedalam persamaan (12.11)
perkiraan temperatur operativ akan kita dapatkan.
Plot dalam gambar 13.6 untuk tekanan uap dari 0,5
dan 3 kPa. Gambar 13.6 menggambarkan aktivitas
aktif saat metabolisme normal (M90 W/M), sebuah
kenyamanan dalam ruangan pada tekanan tekanan uap
23 C
20
Gambar 13.6 selalu menggambarkan perubahan
relatif kecil dari hasil aktivitas dalam
perubahan yang wajar dalam temperatur yang nyaman.
21
References

• Darwin, Charles (1832) Journal of Researches into
  the Natural History and Geology of the Countries
  Visited During the Voyage of H.M.S.Beagle Round
  the Word. Lomdon John Murray.
• Dubois,D.and E.F.Dubois (1915) The Measurement of
  the surface area of Man.Arch.Intern.Med.15868-88
  1.
• Gagge,A.P..(1981)Rational temperature indices of
  thermal comford.P.79-98 in K.Cena and
  J.A.Clark(eds), Bioengenering, Thermal
  Physiologi and Comford. AmstersdamElsevier.
• Kerslake, D.McK.(1972) The Stress of Hot
  Enviroment. London Cambridge University Press.
• Landsberg, H. E. (1969) Weather and Health, an
  Introduction To Biometeorologi. Garden
  City,NYDoubleday.
• Nweburgh,L. (ed.)(1968)Phisiology of Heat
  Regulation and The Science of Clothing. New
  York Hafner.