Kondisi Lingkungan Laut

Kondisi Lingkungan Laut

Kondisi Lingkungan Laut - Operasi eksplorasi dan eksploitasi migas di lepas pantai adalah pada kedalaman laut dangkal sampai menengah, yaitu pada kedalaman  < 200 m. Saat ini telah dikembangkan operasi pemboran pada kedalaman > 200 m. Kondisi lingkungan laut yang mempengaruhi operasi pemboran di lepas pantai meliputi : udara, air laut serta dasar laut.

1. Udara

Merupakan senyawa kimia yang sangat vital bagi kelangsungan di muka bumi ini, sehingga perlu diketahui sifat kimia dan fisikanya.

a). Komposisi Kimia Udara

Udara terdiri dari campuran bermacam-macam gas yang komposisinya relatif tetap. Udara kering pada permukaan bumi komposisi kimianya sebagian besar terdiri dari Nitrogen (N) dan Oksigen (O). Kuantitas dari uap air tergantung pada temperatur dan tekanan yang mempengaruhinya, semakin tinggi tekanan dan temperaturnya maka semakin banyak udara tersebut mengandung uap air dan sebaliknya. Komposisi kimia udara dalam atmosfer bervariasi, semakin ke atas prosentasi gas-gas ringan akan semakin banyak. 

b). Sifat-Sifat Fisik Udara

        (1). Tekanan Udara

Tekanan udara didefinisikan sebagai tekanan yang ditimbulkan oleh udara terhadap permukaan bumi atau tekanan yang diberikan oleh udara karena beratnya terhadap setiap bidang seluas 1 cm2. Karena ekanan udara bekerja pada segala arah maka tiap bidang tersebut mendapatntekanan udara dari atas dan bawah yang sama besarnya.

         (2). Temperatur Udara

Temperatur udara sangat dipengaruhi oleh panas yang ditimbulkan oleh sinar matahari. Pemanasan bumi dipengaruhi oleh lamanya penyinaran matahari dan kondisi bumi sendiri. Darata lebih cepat panas dari lautan dan tanah yang berwarna gelap lebih cepat panas dari tanah yang berwarna terang. Hal ini disebabkan karena perbedaan kalor jenisnya. Lamanya penyinaran matahari bervariasi, karena bumi bergerak mengelilingi matahari (revolusi bumi) dan berputar pada sumbunya (rotasi bumi) yan menyebabkan terjadinya siang dan malam. Sehingga adanya perbedaan pemanasan mengakibatkan terjadinya perbedaan termperatur udara diberbagai tempat dibumi ini dan menyebabkan terjadinya perbedaan musin.

         (3). Gerakan Udara

Gerakan udara terutama disebabkan oleh adanya perbedaan temperatur. Perbedaan temperatur akan menyebabkan perbedaan tekanan udara, sehingga terjadi gerakan udara. Setiap gerakan udara selalu berkaitan dengan perbedaan tekanan udara ke arah horizontal dan gerakan ini biasanya disebut angin.

         (4). Kelembabab Udara

Kandungan udara adalah kandungan uap air yang terdapat dalam udara, dipengaruhi oleh temperatur dan massa udara, semakin tinggi temperatur akan semakin banyak mengandung uap air. Kesanggupan udara untuk menampung uap air tergantung dari temperatur udara. Bila kesanggupan tersebut telah mencapai batas maksimum atau terjadi penurunan temperatur maka kelebihan uap air tersebut tidak dapat dipertahankan. Sehingga kelebihan uap tersebut akan terpisahkan menjadi titik-titik air.

         (5). Kondensasi

Kondensasi adalah peristiwa berubahnya gas menjadi zat padat atau cair, agar terjadi kondensasi maka kekenyangan udara yang lewat jenuh harus tercapai. Jika perubahan dari bentuk gas menjadi padat atau sebaliknya, maka perubahan itu disebut sublimasi. Sublimasi dapat terjadi apabila temperaturnya sangat rendah.

2. Air Laut

Bumi bagian selatan disebut sebagai bagian air karena 80% terdiri dari lautan, sedangkan bagian utara disebut sebagai darat, karena 60% terdiri dari daratan. Hal ini akan mempunyai arti penting dalam sirkulasi air di lautan.

a). Sifat-Sifat Kimia Air Laut

Unsur yang dominan yang dikandung air laut adalah air garam yang terlarut yang jumlahnya 3,5% dari berat totalnya, dengan ion-ion utamanya adalah sodium (Na), Magnesium (Mg), Klorida (Cl) dan Sulfat (SO4).

         (1). Kadar Garam

Kadar garam (salinitas) didefinisikan sebagai jumlah kandungan garam (dalam gram) yang terdapat dalam 1 kilogram air laut. Kadar garam bervariasi dan dipengaruhi oleh banyaknya air tawar yang masuk ke laut, tingginya curah hujan dan temperatur penguapan. Kadar air alut pada suatu tempat adalah tetap, walaupun air laut terus menerus menerima bahan-bahan dari proses pelapukan. Hal ini disebabkan karena laju pertambahan bahan-bahan tersebut seimbang denagn laju pembentukan deposit mineral padat pada dasar laut (presipitasi kimia), sehingga komposisi kimia dan kadar garam air laut tetap sepanjang tahun.

         (2). Kandungan Gas

Kelarutan gas dalam air dipengaruhi oleh salinitas dan temperatur air laut. Dengan Meningkatnya salinitas dan temperatur air laut maka kandungan gas akan berkurang.

b). Sifat-Sifat Fisik Air Laut

         (1). Temperatur Air Laut

Sumber utama dari temperatur air laut berasal dari matahari. Sinar matahari yang mencapai permukaan laut selain dipantulkan juga diabsorbsi yang pengaruhnya hanya dibagian permukaan sampai 200 meter, makin dalam makin berkurang. Berdasarkan kedalaman air laut, maka temperatur air laut dibagi menjadi dua yaitu; temperatur dibagian permukaan dan temperatur dibagian dalam.

         (2). Densitas Air Laut

Dua faktor yang menentukan densitas air laut adalah kadar garam dan temperatur, kadar garam yang besar serta temperatur yang rendah akan menyebabkan densitas semakin besar begitu pula sebaliknya. Densitas mempunyai peranan penting dalam proses sirklasi air laut, karena perbedaan densitas menyebabkan air laut bergerak.

         (3). Warna

Warna bila koefisien kejernihan besar akan berwarna biru. Hal ini disebabkan spektrum yang bergelombang pendek banyak dipantulkan oleh permukaan laut, sedangkan yang bergelombang panjang lebih banyak diadsorbsi.. Koefisien kejernihan sangat dipengaruhi oleh banyaknya material organik maupun anorganik yang terdapat didalam air.

         (4). Gerakan Air Laut

Gerakan air laut meliputi ; ombak, gelombang, pasang surut dan arus laut. Gerakan air laut disebabkan karena adanya tenaga dari sinar matahari, akibat rotasi bumi, serta energi dari gaya tarik-menarik matahari dan bulan.

        - Ombak / Gelombang / Waves

Semakin besar kecepatan angin semaki besar pula ombak yang ditimbulkan. Ombak akan terus-menerus bergerak walaupun tiupan angin berhenti, karena ombak mempunyai energi yang cukup untuk melanjutkan perjalanan sampai jarak ratusan kilometer. Adapun faktor yang menyebabkan terjadinya gelombang adalah angin dan aktivitas geologi dari kerak bumi. Gerakan ombak dilaut tidak teratur. Besar kecilnya ombak berpengaruh pada besar kecilnya ketinggian dan panjang gelombang pada dasarnya.

        - Arus Pasang Surut

Peristiwa pasang surut disebabkan karena adanya perbedaan gaya tarik antara molekul air pada permukaan bumi yang secara bergantian berhadapan dengan matahari atau bulan. Pengaruh ini menyebabkan terganggunya keseimbangan molekul air laut yang seolah-olah jatuh ke arah bulan atau matahari pada waktu pasang. Bila tidak ada pengaruh gaya tarik-menarik ini maka ketinggian air laut selama 24 jam adalah tetap.

        - Arus Laut

Arus laut adalah gerakan horizontal air laut yang ditimbulkan oleh adanya pergerakan antara massa air dengan massa angin. Faktor-faktor yang mempengaruhi adanya arus laut diantaranya ; angin, bentuk bumi, pergerakan rotasi bumi, adanya benua-benua sehingga akan mempengaruhi bentuk pantai dan terdapat kepulauan. Arus laut dapat di bedakan menjadi ; arus panas, arus dingin dan arus pantai.

3. Dasar Laut

a). Batasan Tepi Kontinen (Continental Margin)

Continental Margin merupakan daerah dataran dibawah air laut yang dimulai dari garis perairan pantai sampai perairan laut lepas, atau dataran laut yang curam dan dalam. Batasan tepi kontinen di tutupi oleh laut, hal ini karena dari samudra menggenangi sampai batas tepi benua. Daerah batas tepi kontinen dapat dikelompokkan menjadi 4 bagian, yaitu ; Continental Self, Continental Slope, Continental Rise dan Abyssal Plain.

b). Cekungan Samudra

Cekungang samudra mempunyai bentuk-bentuk topografi seperti ; Oceanic Ridge, Sea-Floor Trench, Seamount, Guyot dan Abyssal Plain. Dasar laut tertutup oleh lapisan sedimen yang luas yang berasal dari kontinental slope. Sedimen dasar laut merupakan bagian penting dari cekungan samudra.

c). Klasifikasi Sedimen Dasar Laut

Sedimen dasar laut diklasifikasikan menjadi dua kelompol yang didasarkan pada asal mulanya, komposisi dan kedalaman dimana sedimen tersebut terjadi yaitu ; Terrigenous dan Pelagic.

key word : download makalah Kondisi Lingkungan Laut, Kondisi Lingkungan Laut.doc, tentang Kondisi Lingkungan Laut, bagaimana Kondisi Lingkungan Laut, gambaran tentang Kondisi Lingkungan Laut. download makalah fisika lingkungan Kondisi Lingkungan Laut.

BIOGAS DARI KOTORAN SAPI SAPI TERNAK

Biogas dari Kotoran Sapi Ternak - Pertumbuhan penduduk, menyebabkan sumber daya alam yang tersedia berkurang, seperti bahan bakar minyak (BBM), eksploitasi sumber daya alam, khususnya minyak, yang telah membesar-besarkan ancaman bagi keselamatan manusia dan lingkungan itu sendiri. Hal lain yang banyak dikhawatirkan orang bahwa jumlah cadangan minyak yang menurun dari hari ke hari dan terancam habis. Karena itu perlu mencoba untuk mencari energi alternatif untuk menghemat cadangan minyak yang ada saat ini. Biogas adalah salah satu energi yang dapat dikembangkan dengan memberikan cukup bahan baku yang tersedia dan renewable. masalah dapat diatasi dengan kebutuhan energi menggunakan sumber energi terbarukan yang relatif mudah didapat, dan biaya operasional yang rendah, tidak mengakibatkan masalah limbah. salah satunya yaitu dengan memanfaatkan kotoran sapi sebagai biogas.

Berdasarkan analisis yang dilakukan para pakar peneliti menunjukan bahwa kotoran sapi mengandung selulosa, hemisellulosa, lignin, karbonat organik, nitrogen, fosfor dan kalium. Cara pembuatannyapun sangat praktis, yaitu kotoran sapi yang telah diencerkan dengan air dengan perbandingan tertentu dan ditempatkan dalam wadah biogas. Making tertutup untuk bahan bakar sangat efektif dilakukan di daerah yang banyak ternak. Setelah terbentuk biogas, sapi limbah gas yang telah diambil, pupuk organik yang kaya akan unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Karena itu, pupuk organik ini dapat dianggap sebagai pupuk alternatif untuk menjaga produksi tanaman. ini memberikan gambaran pemanfaatan teknologi biogas dengan bahan bakar kotoran sapi sebagai solusi alternatif dalam rangka untuk menghemat cadangan minyak bumi.

1. According anaerobik biologis (1989) menyatakan, Biogas adalah campuran beberapa gas, tergolong bahan bakar gas yang merupakan hasil fermentasi atau dekomposisi bahan organik dalam kondisi anaerob dan gas yang dominan adalah metana ( CH4) dan karbon dioksida (CO2).

Biogas dapat disimpulkan sebagai salah satu jenis energi yang dapat dibuat dari fermentasi berbagai jenis bahan limbah seperti sampah, pupuk, kotoran manusia, jerami, dan bahan lainnya dalam kondisi anaerob dan menghasilkan gas, gas metana yang didominanasi oleh dioksida dan karbon. Singkatnya, semua jenis bahan dalam hal kimia termasuk senyawa organik, baik berasal dari limbah dan kotoran hewan atau sisa tanaman, dapat digunakan sebagai biogas.

2. Kotoran sapi

Sapi memiliki sistem pencernaan khusus yang menggunakan mikroorganisme dalam sistem pencernaan yang berfungsi untuk mencerna selulosa dan lignin dari rumput berserat tinggi. Oleh karena itu, pupuk sapi kandang memiliki kandungan selulosa yang tinggi sehingga Nilai kalor yang dihasilkan oleh biogaspun cukup tinggi, yaitu kisaran 4800-6700 kkal/m3, untuk metana murni (100%) memiliki nilai kalori 8900 kkL/m3.

3. Jenis Pabrik Biogas

Jenis Pabrik biogas dapat dilihat dari konstruksi dan bahan baku. Hal konstruksi, secara umum, pabrik biogas diklasifikasikan menjadi dua jenis:

• Kubah tetap  :  Kubah tetap merupakan konstruksi yang memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan generator tekanan.
• Drum mengambang : Drum mengambang berarti ada bagian pada pabrik yang dapat dipindahkan untuk menyesuaikan diri dengan peningkatan pembangkit tekanan. Gerakan tanaman mereka juga akan menjadi tanda dimulainya produksi gas dalam Pabrik Biogas. Sementara pembangunan pabrik biogas dilihat dari aliran bahan baku, dibagi menjadi dua lagi yaitu: 1. Batch (bak) Pada jenis ini bahan tanaman ditempatkan dalam wadah atau ruang tertentu dari awal sampai selesainya proses pencernaan. Ini hanya umum digunakan dalam tahap percobaan untuk menentukan potensi gas dari sampah. 2 organik. Contiunitas (aliran) Dalam tipe ini ada aliran sisa bahan masuk dan keluar pada selang dalm tempo waktu tertentu. Panjang dari bahan baku Pabrik Biogas disebut sebagai waktu retensi hidrolik (Retensi hidrolik Waktu / HTR).

4. Prinsip Teknologi Biogas

Pada prinsipnya, teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan fermentasi bahan organik oleh bakteri anaerob yang menghjasilkan gas metana. Gas metana adalah gas yang mengandung satu atom C dan empat atom H yang memiliki sifat mudah terbakar. Gas metana yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga panaspun dapat dihasilkan. Sifat gas ini tidak berwarna, tidak berbau dan sangat cepat menyala. Menurut Direktorat Jenderal PPHP-Departemen Pertanian (2006), 1 m3 biogas setara dengan:

a. LPG: 0,46 Kg

b. Minyak Tanah: 0,62 Ltr

c. Minyak solar: 0,52 Ltr

d. Bensin: 0,80 Ltr

e. Kayu bakar: 3,50 Kg

Pembentukan biogas mikroba anaerobik mencakup tiga tahap : Pertama, tahap hidrolisis di mana pembubaran terjadi pada tahap ini bahan organik larut dan pencernaan bahan organik kompleks menjadi sederhana, mengubah struktur utama dari bentuk monomer. Kedua, tahap pengasaman, yang pada tahap komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada hidrolisis akan menjadi makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari gula sederhana akan diproduksi pada tahap asam asetat, alkohol propionat, format, laktat, dan sedikit butirat, karbon dioksida, hidrogen dan amonia. Ketiga, panggung metagonetik, pada tahap ini adalah pembentukan metana dan gas karbon dioksida.

5. Bagian Utama dari Pabrik Biogas

• Degester (pencernaan) Degester alat mencerna bahan organik yang sebagian besar terdiri dari potongan-potongan kecil dari pupuk kandang dan sisa tanaman seperti jerami dan sebagainya, dan air yang kedap udara.
• Pintu masuk saluran bubur (kotoran yang dilembutkan), Campuran kotoran sapi dan air untuk membentuk bubur dimasukkan melalui saluran masuk lumpur.
• Residu saluran keluar adalah sisa dari bahan biogas saluran. Jika aliran dalam tangki cukup baik kemudian menyeimbangkan tekanan hidrostatik akan mengakibatkan beberapa bubur sisa ketika bubur ditambahkan kesaluran keluar tangki nasuk pertama. Tekanan hidrostatik akan menyebabkan sebagian lumpur sisa ketika bubur ditambahkan keslauran keluar tank. 
• Keselamatan utama Tekanan katup/klep, prinsip kerja katup ini berupa pipa T yang mampu menahan tekanan di dalam saluran gas setara dengan tekanan kolom air dalam tabung T TSB. Ketika tekanan dalam saluran gas lebih tinggi dari tekanan kolom air, gas akan keluar melalui T tabung sehingga tekanan dalam sistem akan daya mundur. Bila air yang masuk dalam pipa T adalah h maka tekanan yang dapat memegang pipa adalah p = ρgh.
• Separator-Sparator berfungsi untuk mengarahkan aliran lumpur di pabrik sehingga untuk memastikan bahwa bubur memenuhi kriteria HTR massa. Untuk membantu kelancaran aliran lumpur di pabrik, disarankan untuk menggunakan bubur dengan kadar padatan sesuai dengan rekomendasi US EPA (maksimum sekitar 12,5%).
• Reaktor, tempat fregmentasi.

6. Cara Kerja BIOGAS

• Air dan kotoran sapi dicampur (perbandingan 2:1) dalam bak
• Dialirkan ke reaktor
• Muncul BIOGAS 7 hari
• Dalam reaktor ada pengaman gas
• Penampung gas dari reaktor
• Tungku/kompor BIOGAS

Penjelasan proses pembuatan bisa dilihat pada Salah satu contoh video pembuatan biogas kotoran sapi dibawah ini (Video Oleh BPMD Prov. Bali, Pengembang TTG Sumber Urip - ditjenpmd).

Video pembuatan biogas kotoran sapi ternak 1

Video pembuatan biogas kotoran sapi ternak 2

Oleh Direktorat SDA dan TTG, direktorat jendral pemberdayaan masyarakat dan desa Kementrian dalam negeri republik indonesia.

Info lengkap untuk pemetaan biogas dari kotoran sapi ternak ini bisa sobat klik disini.

Demikian semoga bisa dimanfaatkan seperlunya.

keyword : Video Biogas dari Kotoran Sapi, Video Biogas Kotoran Sapi Ternak, video Biogas Kotoran Sapi Douglas, prinsip biogas dari kotoran sapi, teori biogas dari kotoran sapi, prinsip biogas kotoran sapi ternak, teori biogas kotoran sapi ternak, biogas yang dapat diperbaharui, biogas terbarukan, cara membuat Biogas dari Kotoran Sapi, cara membuat biogas dari kotoran sapi ternak, tutorial cara membuat biogas dari kotoran sapi ternak, teknik  cara membuat Biogas dari Kotoran Sapi.

Termo Tanah

Belajar mengenai Termo Tanah & berbagi mengenai Termo Tanah : Hukum - hukum dasar termodinamika sangat diperlukan untuk mengenali keadaan sistem - sistem alami mantap serta memahami bagaimana energi mempengaruhi sistem tersebut. 

Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya  yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

• Sistem terisolasi : tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
• Sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya: 

1. pembatas adiabatik:  tidak memperbolehkan pertukaran panas.
2. pembatas rigid:  tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

• Sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

Konsep Termodinamika untuk sistem tertutup, berlaku hukum pertama termodinamika tentang konservasi energi.  Secara umum dapat dinyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan dalam suatu yang bermassa tetap.

Hubungan matematis hukum termodinamika adalah:

dE = dq + dw 

dengan: E: energi dalam

 q : kalor

 w: usaha

         Persamaan  diatas mempunyai arti fisis perubahan energi dalam (dE) suatu sistem tertutup adalah sama dengan jumlah fluks kalor (dq) dan masukan atau keluaran usaha (dw).

        Atau dapat dikatakan bahwa panas yang diserap oleh sistem apapun adalah sama dengan usaha yang dijalankan oleh sistem ditambah dengan perubahan energi dengan sistem secara matematis :

dq = dw + dE 

Energi dalam suatu sistem dapat berujud usaha mekanik , energi kinetik, energi listrik, energi kimia, atau energi materi.

       Energi dalam minimum dicapai setelah keadaan setimbang pada proses- proses takterbalikan yang menyebabkan terjadinya perubahan spontan energi dalam menjadi kalor dan usaha. 

Semua sistem tertutup akan bergerak ke keadaan energi bebas minimum (entalpi maksimum), yang akhirnya menuju ketidak teraturan. Konsep ini tidak berlaku bagi tanah sebagai sistem hidup, yang tetap bersifat sangat beraturan dan kaya energi. Keadaan ini hanya dimungkinkan oleh adanya impor energy dan materi kedalam system tersebut. Sehingga tanah dapat dikategorikan sebagai system alami yang merupakan system terbuka. Oleh karenanya tidak dapat diberlakukan hokum pertama termodinamika pada tanah.

Hukum Kedua Termodinamika

Semua sistem terpencil akan menuju pada keadaan setimbang secara spontan. Hukum kedua termodinamika secara umum yang merupakan konsekwensi dari fakta bahwa pengalihan kalor tidak dapat menentang gradien suhu dengan kata lain kalor tidak dapat beralih dengan proses swalanjut (self sustaining) dari bahan yang lebih dingin ke yang lebih panas (Tejoyuwono,1998)  

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Energi bebas (G) yang terkandung dalam besaran entropi (S) merupakan ukuran dalam melakukan usaha. Dapat pula dikatakan bahwa entropi adalah ukuran pola distribusi energi total sistem dikalangan atom atom penyusunnya. Makin luas distribusinya maka semakin tersebars dan kurang teratur strukturnya sehinnga  tingkat ketersediaan energy untuk melakukan usaha semakin rendah. Jadi entropi dapat dikatakan dengan tingkat keteraturan sistem dan ketersediaan energi (energi bebas) untuk melakukan usaha. Pada system terpencil ds = 0, yang berarti tidak ada perubahan entropi. Sebaliknya dalam proses spontan ds > 0 yang berarti entropi meningkat terus sampai mencapai harga maksimum pada kesetimbangan. Pencapaian gerakan menuju ke entropi maksimum dan energi minimum pada suhu dan tekanan tetap dapat ditaksir dengan rumus:

dG = dH + T.dS

Dengan H adalah entalpi dan T adalah suhu pada Kelvin.   

Persamaan diatas memuat arti bahwa penurunan jumlah energi bebas dalam suatu sistem pada suhu dan tekanan tetap akan menyebabkan kecenderungan  menuju entropi maksimum. Tanda negatife pada entropi mengandung arti bahwa semakin besar atau semakin tinggi tingkat keteraturan system untuk entropi yang makin rendah. Erosi dan segregasi zarah – zarah sedimen menuju keseragaman besar zarah adalah contoh berlangsungnya peningkatan entropi. Tetapi pada sistem tertutup, S dapat mencapai maksimum hanya bila energi tetap, sebaliknya energy dapat mencapai minimum hanya bila S dibuat tetap.

Perubahan entropi dapat diartikan juga sebagai energi yang diserap pada setiap satuan suhu. Persamaannya:

dS = dq/T

Atau dapat ditulis sebagai  dq= -T dS. Sehingga persamaan dapat dituliskan menjadi:

dG = dH-dq

Yang berarti perubahan energi bebas tergantung perubahan entalpi dan fluks kalor. Perubahan negatif energi bebas dapat terjadi bila entropi atau persamaan fluks kalor bersamaan dengan penurunan entalpi. 

Pada proses pembentukan tanah menjadi pedon oleh peristiwa horisonasi dimana terjadi fluks energi dan bahan, tampak konsep yang mengarah pada penurunan entropi. Hal ini mengindikasikan bahwa sistem hisup dan tanah tidak tunduk pada hukum kedua termodinamik, karena hukum kedua ini hanya diterapkan pada sistem terpencil (Tejowuyono 1998).  

Untuk dapat menerapkan hukum pertama dan kedua termodinamika pada sistem terbuka, harus melibatkan lingkungan sistem bersama sistem bersamanya sistemnya sendiri. Perubahan total entropi dalam sistem terbuka adalah:

dS=dS_e + dS_i

Dengan dS_e adalah perubahan entropi karena interaksi system dengan lingkungan dan  dS_e  _i  selalu positif sedangkan dS_e dapat positif atau negatif. Sehinnga positif atau negatifnya perubahan entropi total bergantung pada besarnya  dS_e   .

Proses yang mengarah pada arah timbal balik pada arah energi potensial tinggi untuk sistem terbuka  digerakkan oleh aliran energi kedalam sistem atau oleh degradasi bahan yang memasuki sistem. Sesuai dengan hukum kedua, penurunan entropi sistem harus disertai dengan peningkatan entropi lingkungan. Dengan kata lain entropi mengalir dari sistem terbuka kelingkungan. Dengan kata lain entropi mengalir dari sistem terbuka ke lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Astono  juli, ngazizah nur. Diktat Kuliah Fisika Lingkungan.Universitas Muhammadiyah Purworejo.2003.

"http://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamika"

Key word makalah termo tanah, termo tanah.doc, power point termo tanah, materi termo tanah, pengertian termo tanah, contoh termo tanah, aplikasi termo tanah, termodinamika tanah, hukum termodinamika tanah.

Sistem Ekskresi | Ekskresi Zat-Zat Sisa Hasil Metabolisme.doc

Sistem Ekskresi | Ekskresi Zat-Zat Sisa Hasil Metabolisme | Kelainan dan Gangguan pada Sistem Ekskresi.doc

Proses pengeluaran zat-zat sisa dari tubuh dibedakan atas defaksi, ekskresi, dan sekresi. Defaksi adalah proses pengeluaran zat-zat sisa hasil pencernaan makanan yang tidak berguna bagi tubuh  disebut feses. Feses dikeluarkan melalui anus. Zat-zat sisa hasil pencernaan ini tidak pernah masuk ke dalam jaringan tubuh sehinggatidak pernah mengalami metabolisme di dalam sel. Jadi, feses bukan zat-zat sisa metabolisme sel. Ekskresi adalah proses pengeluaran zat-zat sisa metabolisme yang sudah tidak digunakan oleh tubuh dan dapat dikeluarkan bersama urine, keringat, atau pernapasan. Sekresi adalah proses pengeluaran getah oleh kelenjar dan berguna bagi tubuh. Getah tersebut umumnya mengandung enzim.

download makalah Sistem Ekskresi pada manusia lengkap klik disini (word document)

1. Ekskresi Zat-Zat Sisa Hasil Metabolisme

a. Ginjal

Ginjal adalah alat ekskresi yang penting. Dalam tubuh terdapat sepasang ginjal yang terletak di dekat tulang-tulang pinggang. Dari masing-masing ginjal, urine dialairkan oleh pembuluh ureter ke kandung urine (vesikula urinaria) dan melalui uretra dikeluarkan dari tubuh.

Ginjal terdiri atas dua lapisan, yaitu lapisan luar yang disebut korteks. Korteks ini mengandung jutaan alat penyaring yang disebut nefron. Setiap nefron terdiri atas badan malpighi (badan renalis). Dan tersusun dari kapsul bowman dan  glomerolus. Lapisan ginjal sebelah dalam disebut sumsum ginjal atau medula  yang mengandung banyak pembuluh-pembuluh tubula pengumpul hasil ekskresi. Tubula ini bermuara pada tonjolan di ruang ginjal.

Di dalam ginjal terjadi serangkaian proses penyaringan (filtrasi) zat-zat sisa yang beracun, penyerapan kembali (reabsorbsi), dan pengeluaran zat-zat sisa yang tidak diperlukan lagi dan tidak disimpan dalam tubuh (augmentasi).

Proses pembentukan urine mulai dengan penyaringan yang terjadi di badan malpighi. Di dalam badan ini, glomerulus dikelilingi sangat dekat oleh kapsul bowman. Darah dalam glomerulus yang mengandung air, garam, gula urea, dan lain-lain zat mengalami penyaringan, kecuali yang bermolekul-molekul besar seperti sel-sel darah dan molekul protein. Filtrat masuk ke ruangan kapsul Bowman, menjadi filtrat glomelurus atau urine primer. Jumlah darah yang mengalir melalui ginjal ini ada 1,2 liter setiap menit, yang merupakan seperempat dari seluruh jumlah darah yang dipompakan oleh jantung. Proses penyaringan ini terutama disebabkan oleh tekanan darah, dan dipengaruhi pula oleh pengerutan dan pengembangan arteriol yang meninggalkan glomelurus (arterial eferen).  Fitrat glomelurus ini masih mengandung banyak zat yang diperlukan tubuh, seprti glukosa, garam-garam, dan asam amino. Dari glomelurus, fitrat dibawa melalui tubulus kontorti yang dikelilingi oleh pembuluh darah. Dalam tubulus terjadi reabsorpsi zat-zat yang masih berguna. Setelah reabsorpsi, kadar urea menjadi lebih tinggi sehingga terbentuk lagi zat-zat lain yang sementara waktu tidak digunakan lagi. Setelah filtrasi, reabsorpsi, dan augmentasi ini, barulah terbentuk urine yang sesungguhnya, yang dikumpulkan melalui tubula kolekta ke  pelvis renalis.

Gambar 1. Struktur ginjal manusia

Gambar 2. Proses pembentukan urine

Di dalam badan malpighi, kapsul Bowman menyaring zat-zat dari darah yang ada di glomerulus, dan terbentuklah filtrat glomerulus. Di dalam tubulus kontorti proksimal, zat-zat yang berguna diserap kembali oleh pembuluh darah dari urine primer. Terbentuklah filtrat tubulus (urine sekunder). Dalam tubulus kontorti distal, pembuluh darah menambahkan lagi zat-zat yang pada waktu itu tidak digunakan lagi dan menyerap kelebihan air sehingga terbentuklah urine yang sesungguhnya.

Kapsul Bowman sampai tubula merupakan satu saluran. Saluran tersebut hanya mempunyai dinding berupa satu lapis sel sehingga memungkinkan terjadinya filtrasi, reabsorpsi, dan augmentasi sebaik mungkin. Pada orang dewasa, panjang seluruh tubula diperkirakan 7.500.000 sampai 15.000.000 cm atau lebihkurang 7,5 sampai 15 km. hampir sepanjang tubula diliputi oleh darah kapiler. Berbeda dengan jaringan lain, kapiler darah pada ginjal jauh lebih banyak.

Protein disaring dengan sempurna. Dari sejumlah 7-9% protein di dalam darah, sama sekali tidak ada lagi protein dalam urine. Demikian halnya dengan glukosa.

Jumlah urea 0,03% dalam plasma darah, meningkat menjadi 0,5% dalam tubula kontorti proksimal. Dan naik dengan cepat menjadi 2% dalam tubula kontorti distal. Hal ini terjadi karena adanya penyerapan air kembali.

Proses augmentasi tampak pada kadar garam-garaman. Dalam plasma darah maupun dalam tubula kontorti proksimal (sesudah terjadinya filtrasi) adalah sama, tetapi meningkat dengan cepat pada tubula kontorti distal.

Volume urine yang dikeluarkan tidak hanya tergantung pada berapa banyak cairan yang diminum, tetapi juga tergantung pada jumlah garam yang harus dikeluarkan dari darah, agar tekanan osmosis tetap.  Pada penyakit kencing manis, pengeluaran glukosa dari darah juga diikuti oleh kenaikan volume urine. Selain itu, banyaknya urine juga dikendalikan oleh hormon hormon antidiuretik, yang dihasilkan oleh kelenjar hipofisis bagian belakang. Hormon ini memengaruhi penyerapan air dari tubula kontorti. Jika kekurangan hormon ini, jumlah urine dapat naik 20 hingga 30 kali lipat. Keadaan demikian disebut diabetes insipidus.

Dalam urine tidak lagi terdapat protein dan glukosa. Jika terdapat senyawa-senyawa tersebut dala urine, hal ini menunjukkan adanya gangguan dalam ginjal. Penyakit albuminuria dapat diketahui melalui adanya molekul albumin dan protein lain dalam urine. Hal ini merupakan suatu gejala kerusakan alat filtrasi dalam ginjal.

Penyakit diabetes mellitus mengakibatkan adanya gula dalam urine. Nefritis adalah kerusakan pada glomerulus akibat adanya infeksi kuman, yang menyebabkan urea dan asam urine masuk kembali ke dalam darah (uremia). Kemampuan penyerapan air terganggu pula sehingga terjadi penimbunan air di kaki (edema).

Dari ginjal, untuk sementara waktu urine ditampung dalam kandung urine (vesikula urinaria) sampai sejumlah 300 cc. pengeluaran urine diatur oleh otot sfinkter.  

b. Paru-Paru

Karbon dioksida dan air yang dihasilkan pada setiap metabolisme karbohidrat dan lemak yang dikeluarkan dari sel-sel jaringan tubuh dan masuk ke dalam aliran darah. Sel darah merah pada alveolus paru-paru mengikat O2 dan ditransfer ke jaringan. Setelah membebaskan oksigen, sel-sel darah merah menangkap karbon dioksida ini dengan proses berantai yang disebut “pertukaran klorida”. Karbon dioksida larut menjadi asam karbonat. Proses pelarutan ini dipercepat oleh enzim karbonat anhidrase. Sam karbonat akan terpisah lagi menjadi ion HCO3- dan ion H+. ion hidrogen ini bersifat racun karena dapat mengubah pH darah. Oleh karena itu, ion hidrogen segera diikat oleh hemoglobin. Ion bikarbonat keluar dari sel darah dan digantikan kedudukannya oleh ion kloroid dalam darah. Dengan demikian CO2 akan diangkut sebagian besar sebagai HCO3- dalam plasma darah,  dan sebagian lagi (25%) diikat oleh hemoglobin sebagai senyawa karbomino hemoglobin dan sedikit sekali sebagai H2CO3 yang larut dalam plasma darah.

     Kebalikan proses ini berlangsung di paru-paru. Di paru-paru, karbon dioksida (CO2) dilepaskan dan oksigen diikat darah; ion klorid yang mula-mula masuk ke dalam sel darah dikeluarkan lagi. Demikian pula air dikeluarkan dari paru-paru dalam bentuk uap air.

c. Hati

Hati (hepar) merupakan “kelenjar” terbesar yang terdapat di dalam tubuh kita. Sebagai kelenjar ekskresi, hati menghasilkan empedu. Selain itu hati juga berfungsi untuk: (1) menyimpan gula dalam bentuk glikogen, (2) tempat berlangsungnya pembentukan protein tertentu maupun perombakannya, dan (3) menetralkan racun-racun yang ada, dan ikut baik dalam pembentukan maupun perombakan sel darah merah.

Hati memperoleh darah dari aorta melalui cabang aorta yang disebut pembuluh nadi hati dan pembuluh vena yang membawa sari makanan dari usus, yang disebut vena porta hepatis. Pada bagian luar dari hati terdapat selaput tipis, disebut selaput hati (kapsula hepatis). Dalam jaringan hati, tampak beberapa pembuluh yang mengandung pembuluh-pembuluh darah, dan pembuluh empedu yang dipersatukan oleh selaput jaringan ikat yang disebut kapsula Gliosin. Sel-sel hati saling berhubungan, merupakan deretan sel yang dipisahkan satu dengan deretan-deretan lainnya oleh ruang-ruang lakuna.

Jumlah eritrosit yang setiap detik dilepas dari tempat pembuatannya lebih kurang ada 10 juta sel, dan sebanyak itu pula yang rata-rata harus dirombak lagi. Eritrosit yang telah tua menjadi rusak dan tidak lagi berinti dibinasakan di dalam hati. Ada sel-sel khusus yang “menangkap” atau merombak eritrosit tua tersebut yang disebut histosit. Hemoglobin dari sel-sel darah merah diuraikan (dipecahkan) menjadi hemin + Fe + Globulin. Zat besi diambil dan disimpan didalam hati, yang kemudian dikembalikan ke sumsum tulang. Globin digunakan lagi, baik untuk metabolisme protein maupun untuk pembentukan hemoglobin baru. Hemin diubah menjadi zat warna empedu (bilirubin dan biliverdin), kemudian dikeluarkan ke usus dan seterusnya keluar tubuh bersama feses. Bilirubin yang berwarna hijau-biru ini selanjutnya dioksidasi lagi menjadi urobilin yang berwarna kuning-cokelat. Warna inilah yang umumnya memberi warna pada feses dan urine.

Jika pembuluh empedu tersumbat oleh batu empedu, empedu tidak dapat masuk ke dalam usus, melainkan masuk ke dalam darah sehingga warna feses menjadi cokelat abu-abu. Penyumbatan tersebut umumnya disebabkan oleh kolesterol yang mengendap dan membentuk batu empedu.

d. Kulit

Kulit merupakan lapisan terluar tubuh. Kulit tidak henti-hentinya menerima berbagai rangsangan mekanis dari luar tubuh. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika setiap hari jutaan sel-sel kulit rusak dan harus diperbarui.

Kulit berfungsi sebagai pelindung terhadap kerusakan-kerusakan fisik akibat gesekan, penyinaran, kuman-kuman, panas, dan zat kimia. Selain itu, kulit juga berfungsi untuk mengurangi kehilangan air, mengatur suhu badan, menerima rangsangan dari luar, dan eksiresi.

Kulit terdiri atas lapisan luar yang disebut epidermis dan lapisan dalam yang disebut dermis. Lapisan luar berlapis-lapis, terdiri atas korneum yang mati dan selalu mengelupas, stratum lusidum, stratum granulosum yang mengandung pigmen, dan stratum germinativum yang terus-menerus membentuk sel-sel baru ke arah luar. Di bawah lapisan epidermis, terdapat dermis yang mengandung akar rambut, pembuluh darah, kelenjar, dan saraf. Di bawah dermis, terdapat lapisan lemak yang bertugas menghalangi pengaruh perubahan suhu di luar tubuh.

Di dekat akar rambut, terdapat kelenjar minyak (glandula sebacea) yang menghasilkan minyak untuk mencegah kekeringan dan mengerutkan kulit serta rambut.

Kelenjar keringat tersebar di kulit tubuh kita. Kelenjar ini berbentuk sederhana, sebagai pembuluh panjang dari lapisan malpighi, masuk ke bagian dermis. Pangkal kelenjar ii menggulung dan berhubungan dengan kapiler darah serta serabut saraf simpatik. Dengan larutan garam (terutama garam dapur) dan sedikit urea. Air beserta larutannya dikeluarkan melalui pembuluh darah permukaan kulit di mana air diuapkan dan merupakan penyerap panas tubuh kita. Pengeluaran keringat berlebihan, seperti pada orang-orang yang bekerja keras, akan menyebabkan lebih cepat merasa haus dan sering “lapar garam”. Demikian pula jika orang terkena terik matahari, keringat yang mengucur mengandung banyak larutan garam. Kehilangan garam-garam dari larutan darah ini dapat menimbulkan kekejangan dan pingsan.

Aktivitas kelenjar keringat ada di bawah pengaruh pusat pengatur suhu badan dari sistem saraf pust. Sistem ini dirangsang oleh perubahan-perubahan suhu di dalam pembuluh darah, kemudian rangsang dipindahkan oleh saraf simpatik menuju ke kelenjar keringat. Oleh karena itulah baik jumlah kandungan larutan maupun banyaknya keringat yang dikeluarkan selalu berbeda, semuanya ditujukan agar suhu badan selalu tetap.

Pengeluaran keringat yang rutin tidak dipengaruhi oleh saraf. Keluarnya keringat akibat pengaruh rangsang saraf menghasilkan keringat lebih banyak. Hal ini berhubungan dengan warna kulit yang makin merah akibat pengembangan pembuluh darah di lapisan dermis. Jika pengaliran darah lebih banyak, lebih banyak pula kemungkinan penyaringan oleh kelenjar keringat. Pelebaran pembuluh darah ini juga merupakan hasil pengaruh saraf simpatik pusat pengatur suhu di hipotalamus otak, denagn enzim brandikinin. Sebaliknya saraf simpatik ini juga dirangsang akibat emosi, misalnya karena ketakutan, sehingga pembuluh darah menyempit dan kulit menjadi pucat.

2. Kelainan dan Gangguan pada Sistem Ekskresi

a. Pada saluran kencing

1). Kegagalan fungsi ginjal yang Akut dapat menyebabkan nefritis, luka, pendarahan, dan fungsi jantung terhenti secara tiba-tiba. Gejala yang umum adalah tidak adanya pembentukan urine yang disebut anuria. Hal ini sangat berbahaya karena dapat menimbulkan uremia. Uremia adalah suatu kondisi beracun dimana darah mengandung zat-zat sisa urine seperti urea karena ginjal tidak berfungsi mengeluarkannya. Gejala yang disebabkan oleh uremia, antara lain, pusing, nausea (rasa mual), muntah, dan dalam keadaan kritis menjadi pingsan dan dapat pula meninggal.

2). Sistisis  adalah radang pada membran mukosa yang melapisi kandung kemih. Hal ini dapat disebabkan infeksi bakteri atau peradangan ginjal yang meluas ke kandung kemih.

3). Nefritis adalah radang pada ginjal yang menyebabkan kerusakan  

Semua artikel ini dilindungi oleh Hak Cipta, boleh anda copy paste asalkan disertai dengan sumber dengan meminta ijin terlebih dahulu. Terimakasih.

key word : makalah sistem ekskresi manusia, makalah ekskresi zat-zat  sisa hasil metabolisme, makalah Kelainan dan Gangguan pada Sistem Ekskresi, Sistisis  adalah, Nefritis adalah, Kegagalan fungsi ginjal, Defaksi adalah, Ekskresi adalah, Sekresi adalah