Transcript bab 4

AIR DALAM ORGANISME
DAN LINGKUNGAN
• Air yang dibutuhkan oleh setiap makhluk hidup
•
1.
2.
lebih banyak dalam bentuk cair
Dua variabel wajib untuk menguraikan
keadaan agregasi atau energi
Faktor ekstensif
kandungan air
Faktor intensif
potensial air
Kadar air didefinisikan
Vw

Vt
• Dimana:
•
•
•
•
•
•
•


Dan
mw
W 
md
Hal ini berhubungan dengan
 bW
V = volume

m = massa

w
w = air
dimana
t = total
d = dry (volume atau massa kering)
θ = kandungan volume air
W = kandungan massa air
md
b 
V
• Potensial air didefinisikan sebagai energi potensial per
•
•
•
mol, per unit massa, per volume, atau per berat air
dengan acuan seluruh potensial air nol
energi/mol, energi/unit massa (J/kg), Energi/volume
(J/m3) dalam dimensi persamaan tekanan (kPa dan
MPa)
Energi (J/N) sebanding dengan tinggi air (m) dalam
gravitasi. digunakn dalam air tanah yang mengalir
dimana tinggi air adalah sumber potensial. Jika densitas
air diasumsikan mendekati 1 Mg/m3, dan konstanata
gravitasi 9,8 ms-2, lalu
1 J/kg = 1 kPa = 0,001 ≈ 0,1 m
• Potensial air terbentuk oleh bebrapa komponen.
Potensial total adalah penjumlahan dari semua
komponen :
  g  m  p  o
• g, m, p, dan o adalah grafitasi, kandungan zat, tekanan, dan osmosi
• potensial kandungan dari interaksi antara partikel air dan
•
tanah, protein-protein, selulosa, dll. gaya adesi dan
kohesi mengikat air, sehingga mengurangi energi
potensialnya dibandingkan dengan air saja. untuk setiap
benda bahwa menyerap air terdapat suatu hubungan
antara kadar air dan potensial kandungan. hubungan ini
disebut ciri-ciri uap lembab. gambar 4.1 menunjukkan
,karakteristik uap untuk lahan dengan tiga tekstur yang
berbeda
Potensial kandungan didefinisikan sebagai pengurangan
potensial air dari gaya jarak-pendek dekat permukaan
(gaya kapiler atau gaya van der waals). Potensial
kandungan selalu negatif.
Potensial tekanan dianggap sebagai efek yang lebih
makroskopik yang bekerja pada daerah system yang
lebih luas. Potensial tekanan bisa positif atau negatif,
tapi biasanya positif.
Komponen osmotik timbul dari efek dilusi ketika solute larut
dalam air. Ini tidak benar-benar bekerja sebagai
potensial atau gaya penggerak bagi pergerakan air
kecuali solut terhambat oleh membran semi permeabel
• Potensial grafitasi
• potensial kandungan
• Potensial tekanan
• potensial osmotik
•
•
•
•
•
g  gh
m  awb
P
p 
w
o  CvRT
g = tetapan gravitas (9.8 m/s2)
w = kadar air,
P = tekanan (Pa),
C = konsentrasi dari solusi (mol/Kg),
v = nomor ion / molekul,
• R adalah konstanta gas umum (8,3143 Jmol-1K-1),
• T = suhu dalam Kelvin
h = jarak,
a dan b =konstanta,
ρ adalah densitas air,
φ = koefisien osmosis,
Contoh soal
jika potensial osmosis dari air pohon adalah sebanding dengan 0,3
molar Kcl, dan totem potensial air dalam tissue adalah -700J/Kg,
berapa tekanan turgor?
Penyelesaian: dengan menggunakan persamaan (4.6) untuk
mendapatkan potensial osmosis, dengan C=0,3 mol/Kg, φ=1, dan
v=2 memberi:
Φ0=-0,3 mol/Kg x 1 x 2 x 8,31Jmol-1Kg—1 x 293 K = -1461 J/Kg.
Sekarang gunakan persamaan (4.2) untuk mendapat tekanan
turgor. Asumsikan semua komponen kecuali osmosis dan komponen
tekanann tak berarti.
Ψp = ψ - ψ0 = -700 J/Kg – (-1461 J/Kg) = 761 J/Kg. dengan
menggunakan persamaan (4.5) P=761 J/Kg x 1000 Kg/m3 = 701
kPa. ! atm = 101 kPa, jadi tekanan dalam sel adalah 7,5 atm. Jika
pohon dalam keadaan turgor yang maksimum (potensial air dalam
daun = 0) nilai tekanan akan sama. Itu merupakan tipe hasil dari
daun dalam pohon dan ilustrasi tekanan tinggi yang rutin keluar dari
system kehidupan
Potensial Air pada Organisme dan
Lingkungannya
• Darah manusia memiliki potensial osmotic sekitar
•
•
700J/kg. Potensial osmotic darah dan cairan tubuh
lainnya dari mamalia tidak begitu berbeda.
potensial keringat segar sekitar 350J/kg
Potensial asmotik dinding sel pada daun tumbuhan
berkisar dari 500-700 J/kg. Saat tanah tersaturasi,
potensial airnya mendekati 0, tapi gaya gravitasi
menyerap cepat hingga potensilanya antara 10-30 J/kg
Hubungan antara Cairan – GasFase Air
• Jika pada permukaan tidak terdapat air, kemudian kita
menganggap bahwa permukaan akan memiliki
kelembaban 1.0 dan konsentrasi uap air lebih kecil dari
konsentrasi titik jenuh. Dari rumus (3.11) kita dapat
es (Ts )
menulis:
C vs  hrs
Pa
 hrs C v (Ts )
• hrs= kelembaban permukaan zat cair dan gas
Hubungan antara potensial air dan
kelembaban
du  dQ  pdV
• Hk pertama termodinamika
• Jika sistem itu adiabatic maka dQ=0, sehingga dV dapat
dihasilkan dari penurunan rumus (3.4) sehingga didapat
nRT
kenRT
dV pada rumus
dv   2 dp Subtitusi rumus (4.9)
dp
(4.8) dihasilkan dU 
P
p
Perubahan pada energi dari satatus awal dimana p=es, titik
jenuh uap air,menjadi p=e, uap air lemah dihasilkan dari
e dp
integrasi rumus (4.10)
e
U  nRT 
es
 nRT ln( )
p
es
Dari rumus (3.11), hr=e / es, juga
ψ= energi/massa = U/nMw, dimanan Mw adalah massa
molekul dari air (0.018 kg/mol). Subtitusi ini ke rumus
(4.11)menghasilkan
M w
RT

ln hr 
hr  exp
M
w
RT
• Referensi
• Robinson, R. A. and R.H. stokes. (1965) Electrolyte
•
solution. Butterworths. London.
Tracy, C. R. (1976) A model of the dynamic exchanges of
water and energy between terresial amphibian and its
environment. Ecological Monographs 43:293-326.