INTEGRASI SAINS QS. AL INFITHAAR AYAT 7 “Termodinamika Pada Tubuh Manusia”

INTEGRASI SAINS, QS. AL INFITHAAR AYAT 7

Termodinamika pada Tubuh Manusia

Wawan Kurniawan

Mahasiswa Tadris Ilmu Pengetahuan Alam, Fakultas Tarbiyah dan Ilmu Keguruan,

Institut Agama Islam Negeri Salatiga, Indonesia

wawanwtg7@gmail.com

Abstract

Al-Infithaar: 7 contains a very interesting scientific cues to be studied. God has created human, then perfected the shape and made (the composition of the body) human balanced. This scientific cues are still global, so a specific study is needed in order to explain the point. This study seeks to provide a description of the human body’s balance based on scientific perspective. The result of the study shows that the balance process in the human body can be explained by the laws of thermodynamics which is related to physics, chemistry, and biology in science. Daily life matters can not be separated from science. Scientists call it universal law, where everything in the universe works in its own way and it can not be separated from the laws of nature (sunnatullah) which has been outlined by the God. One of the laws that has been found in science is the law of thermodynamics. The law of thermodynamics is a branch of physics which discusses about heat (energy) transfer. This proves that the laws of thermodynamics also concerns to humans. The energy that humans get can be obtained from food and drink (Energy Chemistry) consumed then converted into another energy form. God has created organs and organ systems in the human body as an energy converter. Body balance at ± 370 C is one of indicator that engine converter works well. According to the first law of Thermodynamics, energy cannot be created nor destroyed. The energy created by the Creator had existed before man existed. By getting energy, human can perform their daily activities with the permission of God. So as a khalifah (leader) on earth we should be grateful to keep balance the environment by healty lifestyle.

 

Keywords: law of thermodynamics, energy, human, scientific cues

 

Abstrak

Pada QS. Al-Infithaar ayat 7 terdapat isyarat ilmiah yang sangat menarik untuk dikaji. Allah telah menciptakan manusia, kemudian menyempurnakan kejadiannya dan menjadikan (susunan tubuh) manusia seimbang. Isyarat ilmiah ini masih bersifat global, maka diperlukan kajian spesifik agar dapat menjelaskan maksdunya. Kajian ini berusaha untuk memberikan gambaran keseimbangan tubuh manusia tersebut berdasarkan perspektif sains. Hasil kajian menunjukkan bahwa proses keseimbangan pada tubuh manusia dapat dijelaskan dengan hukum termodinamika sangat terkait dengan fisika, kimia, dan biologi dalam sains. Semua yang ada di kehidupan sehari-hari tidak lepas dari sains. Para ilmuan menyebutnya dengan hukum universal, dimana semua yang ada di alam semesta bekerja dengan caranya masing-masing dan itu tidak lepas dari hukum alam (sunnatullah) yang telah digariskan oleh Allah. Salah satu hukum yang telah ditemukan dalam sains yaitu hukum Termodinamika. Hukum termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang membahas mengenai  perpindahan panas (energi). Energi yang diperoleh manusia bisa berasal dari makanan dan minuman (energi kimia) yang dikonsumsi untuk selanjutnya diubah ke bentuk energi lain. Allah telah menciptakan organ dan sistem organ pada tubuh manusia sebagai konverter energi. Keseimbangan tubuh pada ± 370 C merupakan salah satu indikator mesin konverter tersebut bekerja dengan baik. Sesuai dengan hukum pertama Termodinamika yang berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan”. Energi yang telah diciptakan oleh Sang Pencipta telah ada sejak sebelum manusia ada.  Energi tersebut dapat digunakan untuk melakukan kerja yang mana sudah menjadi kebutuhan manusia. Dengan mendapatkan energi, manusia bisa melakukan aktivitas sehari-hari dengan izin Allah. Maka sebagai khalifah (pemimpin) di muka bumi kita wajib bersyukur dengan menjaga keseimbangan lingkungan melalui hidup sehat.

 

Kata kunci: hukum termodinamika, energi, manusia, isyarat ilmiah

 

PENDAHULUAN

Sains adalah produk manusia karenanya membawa pandangan dunia manusia di belakangnya. Sains dapat dikatakan sebagai produk manusia dalam menyibak realitas. Setiap bangunan ilmu pengetahuan atau sains selalu berpijak pada tiga pilar utama, yakni pilar ontologis, aksiologis, dan epistemologis. Tiga pilar sains islam harus dibangun dari prinsip tauhid yang tersari dalam kalimat laa ilaaha illallah dan terdiskripsi dalam rukun iman dan rukun islam. Pilar ontologis, yakni hal yang menjadi subjek ilmu, islam harus menerima realitas material maupun nonmaterial. Pilar kedua bangunan ilmu pengetahuan adalah pilar aksiologis, terkait dengan tujuan ilmu pengetahuan dibangun atau dirumuskan. Pilar ketiga dan terpenting adalah pilar epistemologis yaitu bagaimana atau dengan apa kita mencapai pengetahuan (Purwanto, 2008).

Al-Quran merupakan sumber hukum utama dalam ajaran agama islam. Al-Quran berisi tentang wahyu-wahyu Allah Swt. yang diturunkan kepada nabi Muhammad Saw. lewat perantaraan malaikat jibril (adinawas.com. Diakses tanggal 9 April 2018). Kandungan yang ada di dalam Al-Qur’an memerlukan penafsiran yang bisa menjelaskan maksud dari isi Al-Qur’an tersebut. Tafsir ilmiah Al-Qur’an dengan bantuan ilmu pengetahuan dan sains modern sangat penting mengingat  teks Al-Qur’an mengandung seluruh ilmu pengetahuan seperti sains dan ilmu terapan. Adanya isyarat ilmiah yang dikandungnya tak lain adalah untuk direnungi, dipelajari dengan ilmu yang baik dan pembuktian yang jujur (www.thohiriyyah.com. Diakses tanggal 9 April 2018)

Dalam Al Qur’an Surat Al Infithaar ayat 7 yang berbunyi    الَّذِي خَلَقَكَ فَسَوَّاكَ فَعَدَلَكَ 

memiliki arti “Yang telah menciptakan kamu lalu menyempurnakan kejadianmu dan menjadikan (susunan tubuh)mu seimbang”  dalam tafsirannya Allah kembali mengingatkan manusia atas seimbang, berdiri tegak dengan gagahnya, tidak seperti binatang berkaki empat atau melata. Allah juga menciptakan semua anggota tubuh manusia bekerja dengan teratur, harmonis, dan seimbang. Ini sesuai dengan firman Allah yang mengatakan bahwa penciptaan manusia adalah sebaik-baiknya perciptaan makhluk. Dalam ayat tersebut telah ditinjau secara ilmiah bahwa Allah menjadikan tubuh manusia seimbang. Bila kita melihat morfologi (bentuk tubuh fisik manusia) dari depan, akan jelas tampak sekali keseimbangan itu. Belahan kiri dan kanan seolah merupakan bayangan cermin satu dengan lainnya. Masing masing belahan mempunyai satu mata, satu telinga, satu lubang hidung, satu tangan, dan satu kaki, yang satu belahan dengan belahan lainnya, merupakan bayangan cermin yang simetris dan seimbang. Allah telah menganugerahkan sistem syarat pada manusia, yang berfungsi untuk mengatur keseimbangan dan kesetimbangan tubuh manusia, serta kemampuan manusia untuk berorientasi pada ruang tiga dimensi (Departemen Agama RI, 2009).

Sementara itu, keterangan bahwa energi pada tubuh manusia didapatkan dari lingkungannya terdapat pada Al-Qur’an Surat Al-Qashas ayat 29 yang tafsirannya yaitu ayat ini menerangkan bahwa setelah Musa menunaikan tugasnya selama sepuluh tahun dengan sebaik-baiknya, diapun pamit kepada mertuanya untuk kembali ke Mesir, yang merupakan kampung halamannya, bersama istrinya. Musa berangkat bersama istrinya menempuh jalan yang pernah ditempuhnya dahulu sewaktu dia lari dari Mesir. Di tengah jalan, dia berhenti di suatu tempat untuk melepaskan lelah. Karena malam telah tiba dan keadaan gelap gulita, maka ia mencoba menyalakan api dengan batu. Akan tetapi, rabuknya tidak mau menyala sehinggaia hampir putus asa karena ia tidak dapat mengerjakan sesuatu dalam gelap gulita itu. Udara pun sangat dingin sehingga dia dan keluarganya tidak akan dapat bertahan lama tanpa ada api untuk berdiang. Dalam keadaan demikian, dari jauh dia melihat nyala api di sebelah kanan Gunung Tur. Dia lalu berkata kepada istrnya untuk menunggu di tempatnya karena ia akan pergi ke tempat api itu. Semoga orang-orang disana dapat memberikan petunjuk kepadanya tentang perjalanan ini atau ia dapat membawa sepotong kayu peluluh supaya mereka dapat menghangatkan badan dari udara dingin yang tak tertahankan (Departemen Agama RI, 2009: 288).

Manusia adalah ciptaan Allah yang mendapat tugas menjadi kholifah, pengemban amanat, dan pemakmur kehidupan di bumi. Manusia memiliki beberapa fungsi yaitu fungsi manusia terhadap pribadi, fungsi manusia terhadap manusia, fungsi manusia terhadap alam, dan fungsi manusia terhadap Allah (Maslikhah, 2009).  Dalam hal ini manusia dalam hubungannya dengan energi mengacu pada fungsi manusia terhadap lingkungan. Lingkungan yang merupakan tempat tinggal manusia tentu menyediakan energi yang berguna bagi manusia itu sendiri. Energi dari lingkungan dapat berpindah dengan berbagai cara. Perpindahan energi tersebut  akan dibahas dalam ilmu termodinamika.

Al-Qur’an diturunkan oleh Allah yang berfungsi sebagai pedoman hidup umat islam. Disamping itu ada beberapa fungsi Al Qur’an yang salah satunya sebagai sumber ilmu pengetahuan. Dalam hal ini tentu ilmu sains merupakan salah satu ilmu yang dimaksud. Ada banyak sekali bagian-bagian Al-Qur’an yang terintegrasi dengan bukti ilmiah sains. Salah satunya yaitu ilmu fisika tentang termodinamika.

Termodinamika mempelajari hubungan bermacam-macam bentuk tenaga dalam suatu system. Seperti diketahui ada bermacam-macam, misalnya tenaga listrik, tenaga kimia, tenaga radiasi, tenaga cahaya, tenaga panas, dan sebagainya (Sukardjo, 2013). Dalam Al-Qur’an surat Al-Infithaar, didalamnya mengandung tema uraian hari kiamat yang antara lain membicarakan tentang kehancuran alam raya dan balasan serta ganjaran manusia. Pada surat ini, manusia ditegur secara halus dan digugah hatinya untuk sadar dan ingat bahwa semua kegiatannya tercatat dan akan dituntut untuk dipertanggungjawabkan kelak pada hari kebangkitan. Sedangkan tujuan utamanya adalah mengingatkan manusia agar tidak larut dalam kegiatan buruk karena mengandalkan dan terperdaya oleh kebaikan dan kemurahan Allah Swt. (Shihab, 2013).

Oleh karena itu, dengan mengetahui kandungan dari QS. Al-Infithaar dan teori Termodinamika yang ada pada tubuh manusia, penulis dan pembaca diharapkan menjadi manusia yang tentunya semakin bertambah tingkat keimanannya selalu bersyukur atas apa yang telah diberikan oleh Allah baik pada diri sendiri maupun pada lingkungan sekitar.

 

TERMODINAMIKA

Dalam membahas termodinamika, alam semesta dibagi atas dua bagian, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah bagian yang sedang kita kaji/selidiki sedangkan lingkungan adalah semua bagian alam di luar sistem. Ketika membahas proses pemuaian gas dalam silinder maka: sistem adalah gas dalam silinder dan lingkungan adalah silinder beserta semua bagian alam di sekelilingnya (Abdullah, 2016).

Termodinamika juga mempelajari hubungan bermacam-macam bentuk energi dalam suatu sistem. Energi atau daya adalah kekuatan atau kakas yang tersimpan dalam setiap benda yang dapat berubah menjadi tenaga untuk melakukan suatu kegiatan (Rifai, 2003). Energi yang satu dapat diubah menjadi bentuk energi lain, misal energi kimia menjadi energi listrik atau panas dan lain sebagainya. Termodinamika hanya mempelajari hubungan antara energi awal dan energi akhir dari suatu sistem tersebut. Energi dari sistem adalah jumlah energi potensial dan energi kinetiknya. Energi potensial yaitu energi yang dimiliki oleh sistem karena kedudukannya (struktur sistem atau kedudukannya terhadap sistem lain). Energi kinetik ialah energi dari sistem karena gerakannya (gerakan molekul atau sistem secara keseluruhan) (Sukardjo, 2013). Salah satu hukum termodinamika yaitu Hukum Pertama Termodinamika yang berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan”. Hal ini berarti energi hanya diubah kedalam bentuk lain.

Hukum Pertama Termodinamika

Gambar 1. Hukum I Termodinamika

(Sumber: https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id diakses tanggal 10 April 2018)

Apabila sistem gas menyerap kalor dari lingkungan sebesar Q1, maka oleh sistem mungkin akan diubah menjadi:

  1. usaha luar (W) dan perubahan energi dalam ( DU),
  2. energi dalam saja (U), dan
  3. usaha luar saja (W).

Secara sistematis, peristiwa di atas dapat dinyatakan sebagai:

Q = W + U …… (Persamaan 1)

Persamaan ini dikenal sebagai persamaan untuk hukum I Termodinamika. Bunyi hukum I Termodinamika adalah “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja.” Berdasarkan uraian tersebut terbukti bahwa kalor (Q) yang diserap sistem tidak hilang. Oleh sistem, kalor ini akan diubah menjadi usaha luar (W) dan atau penambahan energi dalam ( DU) (Sarwono, 2009).

Hukum II Termodinamika

 

 

 

 

 

Gambar 2. Kinerja Mesin dengan Prinsip Hukum II Termodinamika

(Sumber: https://mechanicals.wordpress.com/2014/04/19/hukum-kedua-termodinamika/ diakses tanggal 11 April 2018)

Hukum I termodinamika menyatakan bahwa energi adalah kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Berdasarkan teori ini, kita dapat mengubah energi kalor ke bentuk lain sesuka kita asalkan memenuhi hukum kekekalan energi. Namun, kenyataannya tidak demikian. Energi tidak dapat diubah sekehendak kita.

Misalnya, sebuah bola besi dijatuhkan dari suatu ketinggian tertentu. Pada saat bola besi jatuh, energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik. Saat bola besi menumbuk tanah, sebagian besar energi kinetiknya berubah menjadi energi panas dan sebagian kecil berubah menjadi energi bunyi. Sekarang,  jika prosesnya dibalik, yaitu bola besi dipanaskan sehingga memiliki energi panas sebesar energi panas ketika bola besi menumbuk tanah, tidak mungkin energi ini akan berubah menjadi energi kinetik, dan kemudian berubah menjadi energi potensial sehingga bola besi dapat naik. Peristiwa ini tidak mungkin terjadi walau bola besi Anda panaskan sampai meleleh sekalipun. Hal ini menunjukkan proses perubahan bentuk energi di atas hanya dapat berlangsung dalam satu arah dan tidak dapat dibalik. Proses yang tidak dapat dibalik arahnya dinamakan proses irreversibel. Proses yang dapat dibalik arahnya dinamakan proses reversibel. Peristiwa di atas mengilhami terbentuknya hukum II termidinamika. Hukum II termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat terjadi. Pembatasan ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain, hukum II termodinamika dalam pernyataan aliran kalor: “Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya” (Sarwono, 2009).

 

LINGKUNGAN

Organisme hidup harus beradaptasi dan bertahan hidup dalam berbagai kondisi lingkungan, termasuk iklim panas dan dingin. Mereka adalah entitas termodinamika yang dicirikan oleh aliran energi baik di dalam tubuh, dan di antara tubuh dan lingkungannya. Bagi orang untuk bertahan hidup, suhu tubuh inti harus dipertahankan dalam kisaran suhu yang sempit 350C-400C. Tingkat transfer energi ini dan mekanisme termoregulasi diatur oleh hukum dan konsep fisika seperti Hukum termodinamika (M. Dzelalija. 2004).  Lebih spesifik lagi pada hukum pertama termodinamika.               Manusia telah berhasil hidup di semua lingkungan berbeda yang ada di seluruh Bumi: dari limbah Arktik sampai gurun Mongolia, dari hutan Afrika sampai pulau karang di Pasifik. Mamalia, termasuk manusia, memiliki kemampuan luar biasa untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan, terlepas dari perubahan dramatis dalam kondisi lingkungan. Mereka disebut homoiterm. Mereka mempertahankan suhu tubuh mereka dengan menyesuaikan laju transfer energi dan produksi energi (transformasi) (M. Dzelalija. 2004).               Planet Bumi menyediakan banyak konteks lingkungan dan ekologi untuk makhluk hidup untuk bertahan hidup dan berkembang. Agar hidup dapat dipertahankan kita tidak hanya harus peduli dengan kimia dan biokimia reaksi metabolik, tetapi juga dengan fisika proses termal. Penting untuk mendiskusikan hukum termodinamika untuk melihat bagaimana mereka berlaku untuk metabolisme energi tubuh.

 

TERMODINAMIKA PADA TUBUH MANUSIA

Manusia merupakan makhluk hidup. Sesuai dengan salah satu ciri makhluk hidup, manusia tentu membutuhkan makanan (nutrisi). Semua makhluk hidup memerlukan makanan yang digunakan untuk

  1. Menghasilkan energi yang berguna untuk aktivitas hidupnya,
  2. Mengganti sel-sel yang rusak dan pertumbuhan, serta
  3. Mengatur proses-proses dalam tubuh.

(Harsono, 2006: 65)

Pada tubuh manusia terdapat organ dan sistem organ sebagai konverter energi yang handal melalui berbagai proses diantaranya yaitu pencernaan, pernafasan, dan metabolisme.  Jika pencernaan ini dianalogikan dengan mesin, maka terjadi proses konversi energi dari bahan baku makanan (energi kimia) menjadi tenaga (energi kinetik). Indikator yang paling sederhana ketika proses ini terjadi adalah adanya energi panas (kalor). Jika proses tersebut tidak terjadi, maka suhu tubuh manusia akan sangat dingin. Hal inilah yang menbedakan suhu tubuh manusia yang masih hidup dengan yang sudah meninggal dunia. Allah telah menakdirkan masa pakai dari peralatan (organ) yang ada di dalam tubuh manusia. Sehingga tugas manusia memakai peralatan tersebut dengan melakukan pola hidup sehat.

Sistem pencernaan mempunyai fungsi utama menyediakan bahan makanan yang telah dicerna untuk diedarkan ke seluruh tubuh melalui sistem peredaran darah. Sistem pencernaan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu secara mekanik dan kimiawi. Pernapasan adalah proses pengambilan udara dari lingkungan dan pengeluaran udara dari tubuh makhluk hidup. Alat-alat pencernaan manusia terdiri atas mulut, kerongkongan, lambung, usus halus, usus besar, rektum, dan anus. Metabolisme adalah reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam sel. Reaksi kimia ini akan mengubah suatu zat menjadi zat lain. Dalam proses metabolik melibatkan aktivitas katalis biologik yang disebut enzim dengan melibatkan ATP (Rachmawati, 2009).

Manusia bernafas memerlukan oksigen dan makan makanan, yang terdiri dari karbohidrat, lemak, minyak, dan protein. Karbohidrat ( Cn(H2O)m ) merupakan makromolekul yang paling banyak ditemukan di alam. Karbohidrat dibentuk pada proses fotosintesis dengan bantuan energi matahari. Pengubahan energi matahari menjadi energi kimia dalam reaksi biomolekul menjadikan karbohidrat sebagai sumber utama energi metabolit untuk organisme hidup (Sunarya, 2011: 544).

Seperti yang kita ketahui dalam proses percernaan, makanan diproses melalui pencernaan mekanik dan kimiawi. Dalam proses tersebut, makanan yang mengandung berbagai nutrisi  yang diserap oleh tubuh untuk selanjutnya diproses menjadi ATP. Hal ini karena adanya keterkaitan antara proses pernafasan dalam pembentukan ATP yang disebut respirasi aerob.

Respirasi aerob adalah peristiwa pembakaran zat makanan menggunakan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Secara sederhana, respirasi aerob yaitu sebagai berikut

C6H12O6  + 6O2  →  6H2O + 6CO2 + 36 ATP ….. (Persamaan 2)

Glukosa + oksigen       air + karbondioksida + energi

Pada respirasi ini, bahan makanan seperti senyawa karbohidrat, lemak atau protein dioksidasi sempurna menjadi karbondioksida dan air. Pada reaksi di atas, substrat yang dioksidasi sempurna adalah glukosa. Oksigen diperlukan sebagai akseptor elektron terakhir pada rantai transpor elektron di mitokondria. Karbondioksida (CO2) dibebaskan keluar sel sebagai sampah. Pada manusia, CO2 dilarutkan dalam darah, kemudian dibuang melalui pernapasan dari paru-paru. Molekul air juga merupakan sampah dari respirasi dan dibuang lewat plasma darah ke paru-paru, kemudian dikeluarkan melalui hembusan napas (Rachmawati, 2009).

Dalam tubuh, karbohidrat diubah menjadi glukosa, protein menjadi asam amino, dan lemak menjadi asam lemak. Darah kemudian mengangkut ini, bersama dengan oksigen, ke sel-sel, di mana enzim, yang merupakan katalis biologis, mengubah glukosa menjadi asam piruvat, melalui proses glikolisis. Lemak dan sebagian besar asam amino diubah menjadi asam acetoacetic. Ini diubah menjadi asetil Co-A, dan dengan ocidation lebih lanjut, menghasilkan adenosine triphosphate (ATP), karbon dioksida dan air. Seluruh proses ini disebut Siklus Krebs. ATP menghasilkan energi yang berpotensi digunakan oleh sel. Energi disimpan dalam ikatan fosfat ketika adenosine diphosphate (ADP) diubah menjadi adenosine triphosphate, dan hilang ketika ATP diubah menjadi ADP. Ketika energi dilepaskan itu mengambil bentuk panas, dan ini ditransfer oleh darah, di sekitar tubuh. Energi juga ditransfer dari sel ke sekitarnya dengan konduksi karena gradien termal yang dibuat antara sel dan lingkungannya. Kehilangan energi termal dari tubuh dicapai melalui konduksi, konveksi, radiasi dan penguapan dari kulit, dan melalui respirasi. Energi manusia ditransfer ke lingkungan di antarmuka kulit dengan udara di luar. Karena hasil pendinginan, ini menyiratkan bahwa gradien suhu ada di antara inti tubuh dan permukaan kulit. Suhu tubuh ini stabil selama produksi energi sama dengan kehilangan energi (M. Dzelalija. 2004).

Dalam proses respirasi tersebut terlihat jelas adanya peran sistem pernafasan, pencernaan, dan metabolisme tubuh. Glukosa diperoleh dari sari makanan yang diserap oleh organ pencernaan sementara oksigen diperoleh dari sistem pernafasan yang menyerap udara dari lingkungan. Melalui reaksi tersebut, dihasilkan zat yang kemudian diproses di metabolisme tubuh untuk selanjutnya dikeluarkan oleh tubuh. Sementara itu energi yang dihasilkan dimanfaatkan tubuh untuk aktivitas sehari-hari.

Organisme hidup juga merupakan entitas termodinamika, dimana proses termal dicirikan oleh aliran energi dan fluks di dalam tubuh, dan antara tubuh dan lingkungannya. Bagi orang untuk bertahan hidup, suhu tubuh inti harus dipertahankan dalam kisaran suhu yang sempit 35-400 C. Suhu tubuh normal adalah 370 C. Namun, ini adalah suhu inti. Ada gradien suhu saat seseorang bergerak menjauh dari inti. Oleh karena itu, tidak hanya ada penurunan suhu antara seseorang dan lingkungan eksternalnya, tetapi juga ada satu di dalam tubuh.

Fisika mendasari proses biokimia yang memberi kita energi. Kita akan melihat bagaimana fisika, melalui hukum termodinamika, berhubungan dengan proses metabolisme. Hukum Termodinamika I dan II merupakan dasar mengapa energi dapat ditransfer ke tubuh manusia. Berdasarkan hukum termodinamika I yang mengatakan bahwa energi adalah kekal, energi yang berada di lingkungan sekitar manusia dapat mengalir ke tubuh manusia (sistem). Energi tersebut akan dikonversi menjadi energi lain. Sementara Itu, berdasarkan hukum termodinamika II yang mana kalor mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah terdapat pada sistem manusia sendiri. Tubuh manusia akan kedinginan jika tidak ada kalor (M. Dzelalija. 2004).

Dari sini kita dapat mengetahui hukum termodinamika berperan dalam aliran suhu pada tubuh manusia yang memiliki sistem untuk menyeimbangkan suhu tubuh. Sehingga suhu normal tubuh dapat seimbang dengan lingkungan. Dengan hukum I dan II termodinamika kita juga dapat mengetahui secara matematis bagaimana perpindahan energi dari lingkungan yang menuju sistem.

 

Hukum Pertama Termodinamika dan Tubuh ManusiaUntuk keseimbangan energi, di bawah kondisi steady-state di mana suhu tubuh inti dan suhu sekitar tetap konstan, kuantitas energi yang dihasilkan akan sama dengan kuantitas energi yang dihamburkan. Oleh karena itu, hukum pertama termodinamika dapat terjadi pada tubuh manusia. Energi total yang diproduksi di dalam tubuh disebut laju metabolisme (dM). Ini terkait dengan total produksi energi metabolik tubuh (dH), dan kerja eksternal yang dilakukan oleh tubuh (dW), oleh persamaan:                                                             dM = dH + dM….. (Persamaan 3)               Ada analogi yang jelas jika ini dibandingkan dengan ekspresi untuk Hukum Pertama. dH bervariasi dari satu orang ke orang lain, dan tergantung pada aktivitas yang terlibat di dalamnya, dan pada area permukaan tubuh. Rata-rata, luas permukaan tubuh sekitar 1,84 m2, massa pria rata-rata adalah 65-70 kg dan rata-rata massa wanita 55 kg. Untuk orang yang tidak aktif, tingkat metabolisme adalah sekitar 100 W, dan 400 W untuk seseorang yang terlibat dalam pekerjaan fisik yang berat. Transfer energi dalam proses metabolisme diatur oleh hukum Termodinamika Pertama untuk menentukan kuantitas energi yang dapat dihasilkan (M. Dzelalija. 2004).                Inilah bukti secara nyata bahwa hukum pertama termodinamika memang benar terjadi pada tubuh manusia. Energi yang semula berasal dari makanan (lingkungan) diubah menjadi ATP yang berguna untuk menjalankan sistem pada tubuh manusia. Energi yang berasal dari lingkungan manusia tersebut hanya diubah ke bentuk lain (ATP). Dengan memiliki energi tersebut, manusia dapat melakukan aktivitas yang akan menimbulkan energi lain seperti energi potensial. Sesuai maksud hukum pertama termodinamika bahwa energi hanya dapat diubah kedalam bentuk lain. Dan dengan adanya energi, tubuh manusia menjadi seimbang. Ini karena semua sistem pada tubuh manusia dapat bekerja sesuai fungsinya karena energi yang didapatkan. Tentu keseimbangan ini tidak semata dari dalam tubuh manusia itu sendiri. Akan tetapi lingkungan juga berpengaruh terhadap tubuh manusia. Lingkungan akan berpengaruh pada transfer energi dan bagaimana manusia beradaptasi dengan lingkungannya.

TRANSFER ENERGI

Untuk merasa hangat, seseorang berada di rumah atau berjalan di luar terdapat prinsip yang mendasarinya yaitu keseimbangan energi, dan untuk ini diperlukan pertukaran energi. Energi dapat ditransfer dari satu titik ke titik lain dengan mekanisme berikut: konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi.                Gambar 3. Mekanisme pertukaran panas antara tubuh manusia dengan lingkungannya yang mencakup, radiasi, konduksi, konvensi dan evaporasi.(Sumber: https://laurentsihotang.wordpress.com/2014/06/22/termoregulasi/ diakses tanggal 15 April 2018)               Konduksi adalah proses dimana energi dapat ditransfer antara dua titik dalam material pada temperatur yang berbeda. Konveksi, yaitu peristiwa yang terjadi ketika energi panas ditransfer oleh gerakan cairan. Cairan itu bisa berupa cairan atau gas. Udara di dekat setiap benda hidup akan memanas karena panas memancar dari tubuh dan mengembang, sehingga menjadi kurang padat dan naik. Udara yang lebih dingin dan lebih padat akan mengambil tempatnya dan arus konveksi akan diatur.  Radiasi, mekanisme ini memainkan peran penting dalam keseimbangan energi manusia. Ini adalah proses dimana energi dapat ditransfer dalam bentuk gelombang elektromagnetik dari satu titik ke titik lain melalui ruang hampa. Ini merupakan alasan kenapa sinar matahari dapat sampai ke bumi. Penguapan yang terlibat dalam aktivitas fisik yang berat meningkatkan laju metabolisme mereka, dan untuk mempertahankan suhu tubuh inti yang konstan akan kehilangan energi dengan melakukan konveksi dan radiasi tidak cukup. Evaporasi merupakan metode keempat untuk memperoleh keseimbangan energi untuk transfer energi (M. Dzelalija. 2004).               Sinar matahari merupakan energi terbesar yang digunakan oleh manusia. Dengan cara radiasi, sinar matahari dapat mencapai bumi dan dapat memberikan energi kalor untuk membuat suhu bumi memungkinkan adanya kehidupan. Manusia mendapatkan energi dari lingkungan karena lingkungan tersebut terkena paparan sinar matahari. Tumbuhan merupakan produsen utama untuk memberikan energi bagi manusia. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa energi dari lingkungan ditransfer ke dalam tubuh manusia  Dengan ini manusia dapat menyeimbangkan energi dimana dalam tubuh manusia terdapat beberapa organ yang berfungsi layaknya pengatur suhu. MANUSIA DAN LINGKUNGAN

Lingkungan yang dihuni oleh manusia tentu memiliki suhu baik panas, sedang, maupun dingin. Suhu sulit didefinisikan secara tepat. Perasaan melalui sentuhan adalah cara paling sederhana untuk membedakan benda -benda panas atau dingin. Suatu percobaan sederhana disarankan oleh John Locke pada tahun 1690. Seseorang diminta mencelupkan tangan satunya ke dalam wadah berisi air dingin dan tangan lainnya ke dalam wadah berisi air panas. Setelah itu kedua tangannya bersama-sama dimasukkan kedalam air yang kepanasannya di antara yang panas dan yang dingin tersebut. Air ini terasa lebih hangat oleh tangan pertama dan terasa lebih sejuk oleh tangan kedua (Sulistiati, 2013: 19).

Organ-organ pada manusia memiliki fungsi untuk menyeimbangkan tubuh dengan lingkungan yang berbeda-beda kondisinya. Antara lingkungan yang dingin dan panas tentu memiliki perbedaan dalam tubuh manusia agar dapat menyesuaikan diri atau bertahan hidup di lingkungannya.

Bertahan Hidup di Iklim Dingin               Dalam cuaca dingin, tanpa insulasi dan pemanasan yang memadai, hipotermia dapat terjadi. Sebaliknya, pada musim panas yang sangat panas, bayi dan orang tua dapat menjadi rentan terhadap stres panas. Angin dapat memiliki dampak besar pada tubuh manusia seperti saat berjalan di perbukitan tanpa alas dan dengan memfasilitasi aliran energi panas keluar dari tubuh melalui kepala. Suhu angin dingin adalah suhu yang berlaku dari kombinasi kecepatan angin dan suhu udara tertentu. Saat kecepatan angin meningkat, suhu angin ditekan menjadi dingin. Dalam kondisi normal, jika seseorang merasa kedinginan tubuh menyesuaikan kembali Selain daerah yang tertiup angin, laut adalah konteks lain di mana orang bisa menjadi korban hipotermia. Perendaman dalam air yang dingin dan berputar dapat menyebabkan hilangnya energi dengan paksa konveksi. Orang yang bertubuh ramping akan lebih rentan lebih rentan (M. Dzelalija. 2004)..

Hipotermia adalah suatu kondisi darurat medis di mana tubuh tidak sanggup mengembalikan suhu panas tubuh karena suhunya terlalu cepat turun. Kondisi ini membuat suhu tubuh Anda mencapai suhu yang sangat rendah di bawah 35°C. Ketika suhu tubuh Anda turun terlalu rendah, jantung, sistem saraf, dan organ tubuh lain tidak dapat bekerja secara optimal. Jika tidak segera ditolong, hipotermia bisa menyebabkan kegagalan total pada fungsi jantung dan sistem pernapasan dan akhirnya mengarah ke kematian. Penyebab dari hipotermia adalah cuaca atau air yang sangat dingin. Namun terlalu lama berada dalam lingkungan atau ruangan apapun yang lebih dingin daripada suhu tubuh Anda juga menjadi penyebabnya. Khususnya apabila Anda tidak mengenakan pakaian yang bisa menghangatkan tubuh, atau ketika Anda tidak bisa mengatur suhu di ruangan tersebut. emperatur atau suhu tubuh kita dikendalikan di bagian otak yang disebut hipotalamus. Hipotalamus bertanggung jawab untuk mengenali perubahan suhu tubuh dan meresponnya secara tepat. Tubuh menghasilkan panas dari proses metabolisme di dalam sel yang mendukung fungsi vital tubuh. Jika kondisi lingkungan atau ruangan semakin dingin, tubuh secara otomatis akan membutuhkan panas. Hipotalamus akan mengenali perubahan suhu ini. Biasanya tubuh akan merespon dengan gerakan menggigil, hal ini adalah respon perlindungan tubuh untuk menghasilkan suhu panas melalui aktivitas otot (https://hellosehat.com/hidup-sehat/fakta-unik/hipotermia-adalah-gejala-berbahaya/ diakses tanggal 15 April 2018).

Bertahan Hidup di Iklim Panas               Jika energi berpindah dari lingkungan ke dalam tubuh manusia, tanpa beberapa mekanisme yang hilang, suhu tubuh akan meningkat ke titik tekanan panas dan lebih jauh lagi ke heat stroke dan kematian. Keseimbangan dapat dibawa keadaan keseimbangan kesetimbangan, oleh keringat pada manusia dan terengah-engah pada beberapa hewan. Energi dari tubuh digunakan untuk menguapkan keringat dan efek pendinginan. Bekerja di iklim yang sangat panas, seperti gurun, dapat menyebabkan hilangnya air 10-12 kg / hari. Dalam iklim panas evaporative cooling menjadi mekanisme dominan transfer energi dan termoregulasi. Seperti hipotermia, tekanan panas atau hipertermia memiliki tahapan yang semuanya disertai dehidrasi berkelanjutan (M. Dzelalija. 2004).               Suhu dingin dan suhu panas yang ada di lingkungan terbukti dapat memengatuhi kinerja tubuh manusia yang menyebabkan keseimbangan dalam tubuh manusia terganggu. Hilangnya keseimbangan tubuh akan berdampak pada sistem tubuh yang mengakibatkan termodinamika pada manusia terganggu. Yang pastinya tubuh manusia tidak akan normal jika hal tersebut terjadi.

KESIMPULAN

Melalui kajian antara pernyataan yang ada di Al-Qur’an dan ilmu sains, kita dapat mengetahui terdapat isyarat ilmiah pada QS. Al Infithaar ayat 7 yang dapat dijelaskan dengan hukum termodinamika yang terdapat pada sistem keseimbangan tubuh manusia. Organ dan sistem organ yang diciptakan oleh Allah pada tubuh manusia berperan sebagai konverter energi sehingga tercipta keseimbangan. Keseimbangan suhu tubuh ini merupakan salah satu indikator mesin konverter pada tubuh manusia bekerja dengan baik. Hukum pertama termodinamika mengatakan bahwa energi adalah kekal dan hanya bisa diubah kedalam bentuk lain terdapat pada aktivitas manusia. Energi bersumber dari lingkungan yang dimanfaatkan oleh manusia dengan cara memprosesnya menjadi ATP yang berguna untuk aktivitas manusia dalam melakukan kerja dan usaha. Inilah bukti bahwa energi tersebut hanya diubah kedalam bentuk lain.

Energi yang diterima oleh manusia dipengaruhi oleh suhu yang ada di lingkungannya yaitu suhu dingin dan atau panas. Sistem pada tubuh manusia melakukan pembentukan energi yang diperoleh dari luar tubuh manusia sehingga manusia memperoleh energi yang diperlukan tubuh. Energi tersebut membuat sistem tubuh manusia bekerja secara optimal dan membuat susunan tubuh manusia seimbang.  Maka sebagai manusia kita wajib bersyukur kepada Allah karena telah diberikan anugrah yang begitu kompleks pada tubuh kita yang membuat kita dapat melakukan aktivitas sehari-hari dengan normal. Manusia yang menjadi pemimpin di bumi harus menjaga lingkungan juga supaya keseimbangan antara lingkungan dengan manusia dapat tetap terjaga.

 

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar 1. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Departemen Agama RI. 2009. Al-Qur’an dan Tafsirnya. Jakarta: Lembaga Percetakan Al-Qur’an Departemen Agama.

Hasono et.all. 2006. Biologi 1 Mengungkap Rahasia Alam Kehidupan: SMP Kelas VII. Jakarta: Yudistira.

  1. Dzelalija. 2004. Environmental Physic. University of Molise, University of Split, Valahia University of Targoviste

Purwanto, Agus. 2008. Ayat-Ayat Semesta Sisi-Sisi Al-Qur’an yang Terlupakan. Bandung: Mizan Media Utama.

Rachmawati, dkk. 2009. Biologi Untuk SMA/MA Kelas XI Program IPA. Jakarta: Pusat Perbukuan.

Rachmawati, dkk. 2009. Biologi Untuk SMA/MA Kelas XII Program IPA. Jakarta: Pusat Perbukuan.

Rifai, Mien. A. 2003. Kamus Biologi. Jakarta: Balai Pustaka.

Sarwono, dkk. 2009. Fisika 2 : Mudah dan Sederhana Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: CV. Putra Nugraha.

Shihab, M. Quraish. 2013. Al-Qur’an dan Maknanya. Tangerang: Lentera Hati.

Sukardjo. 2013. Kimia Fisika. Jakarta: PT. Rineka Cipta.

Sulistiati, Ainie Khuriati Riza. 2013. Termodinamika. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Sunarya, Yayan. 2011. Kimia Dasar 2. Bandung: CV. Yrama Widya.

Suryana, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung: CV. Yrama Widya.

Wilarjo, Liek. 2003. Kamus Fisika. Jakarta: Balai Pustaka.

http://www.thohiriyyah.com/tafsir-saintifik-isyarat-isyarat-ilmiah-dalam-al-quran/ . Diakses tanggal 9 april 2018)

https://adinawas.com/pengertian-al-quran-menurut-bahasa-dan-istilah.html#ixzz5CBy6YgEQ Diakses tanggal 9 April 2018.

https://hellosehat.com/hidup-sehat/fakta-unik/hipotermia-adalah-gejala-berbahaya/. Diakses tanggal 15 April 2018.

https://laurentsihotang.wordpress.com/2014/06/22/termoregulasi/. Diakses tanggal 15 April 2018.

https://mechanicals.wordpress.com/2014/04/19/hukum-kedua-termodinamika/. Diakses tanggal 11 April 2018.

https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id.  Diakses tanggal 9 April 2018.

 

4 tanggapan pada “INTEGRASI SAINS QS. AL INFITHAAR AYAT 7 “Termodinamika Pada Tubuh Manusia””

  1. continuously i used to read smaller articles or reviews which
    also clear their motive, and that is also happening with this piece of writing which I
    am reading now.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *