Volume, Kapasitas, dan Frekuensi Paru-paru

Sistem Pernapasan 213 Sementara itu, kedua proses pernapasan ini terjadi dalam dua fase, meliputi inspirasi inhalase dan ekspirasi ekshalase. Inspirasi adalah proses masuknya udara dari luar tubuh menuju paru-paru melewati sa- luran pernapasan. Sedangkan ekspirasi adalah proses keluarnya udara dari dalam tubuh menuju lingkungan melalui organ saluran pernapasan.

a. Pernapasan Dada

Apabila kita menghirup dan menghempaskan udara mengguna- kan pernapasan dada, otot yang digunakan yaitu otot antartulang ru- suk. Otot ini terbagi dalam dua bentuk, yakni otot antartulang rusuk luar dan otot antartulang rusuk dalam. Saat terjadi inspirasi, otot antartulang rusuk luar berkontraksi, sehingga tulang rusuk menjadi terangkat. Akibatnya, volume rongga dada membesar. Membesarnya volume rongga dada menjadikan tekan- an udara dalam rongga dada menjadi kecilberkurang, padahal tekan- an udara bebas tetap. Dengan demikian, udara bebas akan mengalir menuju paru-paru melewati saluran pernapasan. Sementara saat terjadi ekspirasi, otot antartulang rusuk dalam berkontraksi mengkerutmengendur, sehingga tulang rusuk dan tu- lang dada ke posisi semula. Akibatnya, rongga dada mengecil. Oleh karena rongga dada mengecil, tekanan dalam rongga dada menjadi meningkat, sedangkan tekanan udara di luar tetap. Dengan demikian, udara yang berada dalam rongga paru-paru menjadi terdorong keluar. Cermati Gambar 7.7.

b. Pernapasan Perut

Berbeda dengan pernapasan dada, pernapasan perut menggunakan otot diafragma dan otot dinding rongga perut. Sementara mekanisme pernapasannya tetap melalui dua fase, yaitu inspirasi dan ekspirasi. Fase inspirasi pada pernapasan perut terjadi apabila otot diafragma berkontraksi mengkerut, sehingga posisi diafrag- ma mendatar. Akibat yang ditimbulkan, volume rongga dada menjadi lebih besar, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada mengecil. Namun, volume udara luar tetap. Penurunan tekanan udara ini menjadikan paru-paru mengembang. Aki- batnya, udara di luar tubuh masuk ke dalam paru-paru. Sementara itu, fase ekspirasi terjadi apabila otot diafrag- ma berelaksasi mengendur dan otot dinding rongga perut berkontraksi. Akibat yang ditimbulkan, rongga perut terde- sak ke arah diafragma, sehingga keadaan diafragma cekung ke rongga dada. Akibatnya, volume rongga dada mengecil dan tekanan udaranya meningkat. Sehingga, udara dalam rongga paru-paru keluar tubuh. Cermati Gambar 7.8.

4. Volume, Kapasitas, dan Frekuensi Paru-paru

Volume udara yang dihirup setiap orang biasanya berbeda-beda. Perbedaan ini terjadi karena dipengaruhi oleh beberapa faktor, misal- nya ukuran paru-paru, kekuatan bernapas, dan cara bernapas. Udara keluar Udara masuk Diafragma menarik ke bawah Diafragma mengendur Gambar 7.8 Mekanisme pernapasan perut Udara yang dihirup Sangkar tulang rusuk membesar ketika otot rusuk berkontraksi Paru-paru Diafragma INHALASI Diafragma berkontraksi bergerak ke bawah Udara yang dihembuskan Sangkar tulang rusuk mengecil ketika otot rusuk berelaksasi EKSHALASI Diafragma berelaksasi bergerak ke atas Gambar 7.7 Mekanisme pernapasan dada 214 Biologi Kelas XI Sementara kecepatan frekuensi seseorang dalam bernapas juga berbeda-beda. Perbedaan frekuensi paru-paru setiap orang ini disebab- kan faktor usia, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan kegiatan yang dilakukan tubuh. Seorang laki-laki muda dengan suhu tubuh tinggi dan banyak aktivitas, akan lebih tinggi frekuensi pernapasannya dibandingkan kondisi sebaliknya. Saat kita bersantai atau dalam keadaan normal, udara yang kita hirup dan hembuskan dari paru-paru memiliki volume yang tidak besar, sekitar 500 cm 3 atau 500 cc. Volume udara yang demikian dinamakan volume udara tidal. Namun demikian, dalam volume udara tidal tersebut, masih ke- mungkinan untuk menambah volume udara ekstra dari luar sebesar 1.500 cm 3 atau 1.500 cc. Volume udara ekstra dinamakan volume udara cadang an ins pirasi atau udara komplementer. Demikian pula sebaliknya, volume udara sekitar 1.500 cm 3 atau 1.500 cc dapat kita keluarkan setelah melakukan pernapasan normal. Volume udara yang demikian dinamakan volume udara cadangan ekspirasi atau udara suplementer. Jadi, saat kita bernapas sekuat-kuatnya, baik secara inspirasi mau- pun ekspirasi, di dalam paru-paru akan terdapat jumlah volume udara sekitar 3.500 sampai 4.000 cm 3 . Kita namakan kondisi demikian seba- gai kapasitas vital paru-paru. Oleh karena itu, kapasitas vital paru- paru dapat dirumuskan sebagai berikut. Namun demikian, sesudah kita melakukan pernapasan secara maksimal, di dalam paru-paru masih tersimpan volume udara sekitar 1.500 cm 3 . Volume udara ini dinamakan udara residu sisa. Akan lebih lengkap kiranya apabila kalian memerhatikan kapasitas paru-paru manusia saat bernapas pada Gambar 7.9 berikut. Kapasitas vital = volume tidal + udara komplementer + udara suplementer Galeri Sebagian besar udara, hampir 79, adalah gas nitrogen yang tidak digunakan tubuh. Udara segar saat dihirup ke dalam tubuh mengandung sekitar 21 oksigen dan hampir tanpa karbon dioksida. Setelah udara berada dalam paru-paru dan dihembuskan, jumlah karbon dioksida meningkat 4. Sementara, jumlah oksigen menurun menjadi 15. Kapasitas vital Udara komplementer Udara suplementer Udara residu Waktu Udara tidal 5000 3500 3000 1500 V olume par u-par u cm 3 Gambar 7.9 Kapasitas paru-paru manusia saat bernapas Sistem Pernapasan 215 P e r c o b a a n Mengukur Kapasitas Paru-Paru A. Dasar Teori Volume udara tidal adalah volume udara yang masuk saat inspirasi menghirup udara dan ekspirasi menghembuskan udara normal dan santai. Volume udara yang dipaksakan keluar setelah ekspirasi normal disebut udara cadangan ekspirasi udara suplementer dan volume udara yang dapat dihirup paksa disebut udara komplementer. Adanya fase inspirasi dan ekspirasi yang kuat, volume tidal ditambah udara suplementer di- tambah lagi udara komplementer dinamakan kapasitas vital total dapat dikeluarkan. B. Tujuan Mengukur kapasitas dalam paru-paru. C. Alat dan Bahan 1. Isolasi 2. Botol berukuran 1 galon4 liter yang terbuat dari kaca atau plastik keras dengan penutup 3. Cangkir ukur 250 ml 4. Air 5. Spidol 6. Pewarna makanan 7. Baskom plastik besar 8. Selang akuarium atau lainnya sepanjang 60 cm 9. Sedotan D. Langkah Percobaan 1. Tempelkan isolasi pada sisi botol dari atas ke bawah. Kemudian, gunakan cangkir ukur untuk menambahkan 16 cangkir 4 L air ke dalam botol, secangkir demi secangkir. Gunakan spidol untuk membuat garis pada isolasi untuk menunjukkan ketinggian air setiap kalian menambah secangkir air 2. Tambahkan 20 tetes atau lebih pewarna makanan ke dalam air. Pasang tutup botol dan ko- coklah untuk mencampur air dan pewarna makanan. 3. Isi baskom dengan air hingga setengahnya. Lantas, letakkan botot tersebut dalam keadaan terbalik di baskom dan bukalah tutupnya. Catatan: jangan ada gelembung udara yang masuk ke dalam botol. 4. Masukkan sekitar 10 cm ujung selang ke dalam mulut botol. Sisipkan sedotan ke ujung selang yang bebas untuk membuat bagian mulut kalian nantinya bersih. 5. Ambil napas secara normal dan hembuskan melalui sedotan selang. 6. Gunakan skala pada botol untuk menentukan volumejumlah ruang yang terpakai untuk napas yang kalian hembuskan dalam cangkir. Perkirakan volume antara tanda-tanda sampai mendekati seperempat cangkir 0,63 mL terdekat. Catat ukuran ini sebagai volume udara tidal pada tabel. 7. Selanjutnya, kosongkan botol dan baskom. Setelah itu, ulangi kembali langkah 2 sampai 6. 8. Ambil napas normal, hembuskan seluruh udara dalam paru-paru melalui sedotan ke dalam selang. Catat ukuran ini sebagai sebagai volume udara tidal ditambah udara suplementer. Kurangi dengan volume udara tidal dan catat hasilnya sebagai udara suplementer. 9. Ulangi langkah 7, ambil napas dalam-dalam dan keluarkan seluruh udara dari paru-paru sebi- samu. Catat ukuran ini sebagai kapasitas vital. Kurangi kapasitas vital dengan udara suple- menter untuk memperoleh udara komplementer, dan masukkan hasilnya ke dalam tabel. Kemudian, untuk mengetahui kapasitas paru-paru seseorang, ka- lian dapat melakukan rubrik Percobaan berikut secara kelompok. 216 Biologi Kelas XI Data Kapasitas Paru-Paru Kapasitas Paru-Paru Ukuran Volume udara tidal ... Vol. udara tidal + udara suplementer ... Udara suplementer ... Udara komplementer ... Kapasitas vital ... 10. Kalian dapat mengukur kapasitas paru-paru bergantian di antara anggota kelompok. E. Pembahasan 1. Berapakah volume udara tidal, udara suplementer, udara komplementer, dan kapasitas vital paru-paru kalian? 2. Apakah yang memengaruhi kapasitas paru-paru kalian? 3. Presentasikan hasilnya di depan kelompok lainnya. Selanjutnya, kumpulkan hasilnya pada guru.

5. Kelainan dan Penyakit pada Sistem Pernapasan Manusia