AIR DALAM ORGANISME AIR DALAM ORGANISME DAN LINGKUNGANDAN LINGKUNGAN

• Air yang dibutuhkan oleh setiap makhluk Air yang dibutuhkan oleh setiap makhluk hidup lebih banyak dalam bentuk cairhidup lebih banyak dalam bentuk cair

• Dua variabel wajib untuk menguraikan Dua variabel wajib untuk menguraikan

keadaan agregasi atau energikeadaan agregasi atau energi 1.1. Faktor ekstensif Faktor ekstensif kandungan air kandungan air

2.2. Faktor intensif Faktor intensif potensial airpotensial air

Kadar air didefinisikan Kadar air didefinisikan

DanDan

• Dimana:Dimana: Hal ini berhubungan dengan Hal ini berhubungan dengan• V = volumeV = volume• m = massam = massa• w = air w = air dimanadimana• t = totalt = total• d = dry (volume atau massa kering)d = dry (volume atau massa kering)• θ = kandungan volume airθ = kandungan volume air• W = kandungan massa airW = kandungan massa air

w

bW

t

w

V

V

d

w

m

mW

V

mdb

• Potensial airPotensial air didefinisikan sebagai energi didefinisikan sebagai energi potensial per mol, per unit massa, per volume, potensial per mol, per unit massa, per volume, atau per berat air dengan acuan seluruh potensial atau per berat air dengan acuan seluruh potensial air nol air nol

• energi/mol, energi/unit massa (J/kg), energi/mol, energi/unit massa (J/kg), Energi/volume (J/m3) dalam dimensi persamaan Energi/volume (J/m3) dalam dimensi persamaan tekanan (kPa dan MPa) tekanan (kPa dan MPa)

• Energi (J/N) sebanding dengan tinggi air (m) Energi (J/N) sebanding dengan tinggi air (m) dalam gravitasi. digunakn dalam air tanah yang dalam gravitasi. digunakn dalam air tanah yang mengalir dimana tinggi air adalah sumber mengalir dimana tinggi air adalah sumber potensial. Jika densitas air diasumsikan mendekati potensial. Jika densitas air diasumsikan mendekati 1 Mg/m1 Mg/m33, dan konstanata gravitasi 9,8 ms, dan konstanata gravitasi 9,8 ms-2-2, lalu, lalu

• 1 J/kg = 1 kPa = 0,001 ≈ 0,1 m1 J/kg = 1 kPa = 0,001 ≈ 0,1 m

• Potensial air terbentuk oleh bebrapa komponen. Potensial air terbentuk oleh bebrapa komponen. Potensial total adalah penjumlahan dari semua Potensial total adalah penjumlahan dari semua komponen :komponen :

• g, m, p, dan o g, m, p, dan o adalah grafitasi, kandungan zat, tekanan, adalah grafitasi, kandungan zat, tekanan, dan osmosi dan osmosi

opmg

• potensial kandungan dari interaksi antara partikel potensial kandungan dari interaksi antara partikel air dan tanah, protein-protein, selulosa, dll. gaya air dan tanah, protein-protein, selulosa, dll. gaya adesi dan kohesi mengikat air, sehingga adesi dan kohesi mengikat air, sehingga mengurangi energi potensialnya dibandingkan mengurangi energi potensialnya dibandingkan dengan air saja. untuk setiap benda bahwa dengan air saja. untuk setiap benda bahwa menyerap air terdapat suatu hubungan antara menyerap air terdapat suatu hubungan antara kadar air dan potensial kandungan. hubungan ini kadar air dan potensial kandungan. hubungan ini disebut ciri-ciri uap lembab. gambar 4.1 disebut ciri-ciri uap lembab. gambar 4.1 menunjukkan ,karakteristik uap untuk lahan menunjukkan ,karakteristik uap untuk lahan dengan tiga tekstur yang berbeda dengan tiga tekstur yang berbeda

• Potensial kandungan didefinisikan sebagai Potensial kandungan didefinisikan sebagai pengurangan potensial air dari gaya jarak-pendek pengurangan potensial air dari gaya jarak-pendek dekat permukaan (gaya kapiler atau gaya van der dekat permukaan (gaya kapiler atau gaya van der waals). Potensial kandungan selalu negatif.waals). Potensial kandungan selalu negatif.

Potensial tekanan dianggap sebagai efek yang lebih Potensial tekanan dianggap sebagai efek yang lebih makroskopik yang bekerja pada daerah system makroskopik yang bekerja pada daerah system yang lebih luas. Potensial tekanan bisa positif yang lebih luas. Potensial tekanan bisa positif atau negatif, tapi biasanya positif. atau negatif, tapi biasanya positif.

Komponen osmotik timbul dari efek dilusi ketika Komponen osmotik timbul dari efek dilusi ketika solute larut dalam air. Ini tidak benar-benar solute larut dalam air. Ini tidak benar-benar bekerja sebagai potensial atau gaya penggerak bekerja sebagai potensial atau gaya penggerak bagi pergerakan air kecuali solut terhambat oleh bagi pergerakan air kecuali solut terhambat oleh membran semi permeabel membran semi permeabel

• Potensial grafitasiPotensial grafitasi

• potensial kandunganpotensial kandungan

• Potensial tekananPotensial tekanan

• potensial osmotikpotensial osmotik• g = tetapan gravitas (9.8 m/sg = tetapan gravitas (9.8 m/s22)) h = jarak, h = jarak,

• w = kadar air, w = kadar air, a dan b =konstanta, a dan b =konstanta,

• P P = tekanan (Pa), = tekanan (Pa), ρρ adalah densitas air, adalah densitas air,

• C = konsentrasi dari solusi (mol/Kg), C = konsentrasi dari solusi (mol/Kg), φ = koefisien osmosis, φ = koefisien osmosis,

• v = nomor ion / molekul, v = nomor ion / molekul,

• R adalah konstanta gas umum (8,3143 JmolR adalah konstanta gas umum (8,3143 Jmol-1-1KK-1-1), ), • T = suhu dalam KelvinT = suhu dalam Kelvin

ghg b

m aw

wp

P

vRTCo

Contoh soalContoh soaljika potensial osmosis dari air pohon adalah sebanding jika potensial osmosis dari air pohon adalah sebanding dengan 0,3 molar Kcl, dan totem potensial air dalam tissue dengan 0,3 molar Kcl, dan totem potensial air dalam tissue adalah -700J/Kg, berapa tekanan turgor?adalah -700J/Kg, berapa tekanan turgor?

Penyelesaian: dengan menggunakan persamaan (4.6) untuk Penyelesaian: dengan menggunakan persamaan (4.6) untuk mendapatkan potensial osmosis, dengan C=0,3 mol/Kg, mendapatkan potensial osmosis, dengan C=0,3 mol/Kg, φ=1, dan v=2 memberi:φ=1, dan v=2 memberi:Φ0=-0,3 mol/Kg x 1 x 2 x 8,31Jmol-1Kg—1 x 293 K = -1461 Φ0=-0,3 mol/Kg x 1 x 2 x 8,31Jmol-1Kg—1 x 293 K = -1461 J/Kg.J/Kg.Sekarang gunakan persamaan (4.2) untuk mendapat Sekarang gunakan persamaan (4.2) untuk mendapat tekanan turgor. Asumsikan semua komponen kecuali tekanan turgor. Asumsikan semua komponen kecuali osmosis dan komponen tekanann tak berarti.osmosis dan komponen tekanann tak berarti.Ψp = ψ - ψ0 = -700 J/Kg – (-1461 J/Kg) = 761 J/Kg. dengan 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 = menggunakan persamaan (4.5) P=761 J/Kg x 1000 Kg/m3 = 701 kPa. ! atm = 101 kPa, jadi tekanan dalam sel adalah 701 kPa. ! atm = 101 kPa, jadi tekanan dalam sel adalah 7,5 atm. Jika pohon dalam keadaan turgor yang maksimum 7,5 atm. Jika pohon dalam keadaan turgor yang maksimum (potensial air dalam daun = 0) nilai tekanan akan sama. Itu (potensial air dalam daun = 0) nilai tekanan akan sama. Itu merupakan tipe hasil dari daun dalam pohon dan ilustrasi merupakan tipe hasil dari daun dalam pohon dan ilustrasi tekanan tinggi yang rutin keluar dari system kehidupantekanan tinggi yang rutin keluar dari system kehidupan

Potensial Air pada Organisme Potensial Air pada Organisme dan Lingkungannyadan Lingkungannya

• Darah manusia memiliki potensial osmotic sekitar Darah manusia memiliki potensial osmotic sekitar 700J/kg. Potensial osmotic darah dan cairan 700J/kg. Potensial osmotic darah dan cairan tubuh lainnya dari mamalia tidak begitu berbeda.tubuh lainnya dari mamalia tidak begitu berbeda.

• potensial keringat segar sekitar 350J/kgpotensial keringat segar sekitar 350J/kg

• Potensial asmotik dinding sel pada daun Potensial asmotik dinding sel pada daun tumbuhan berkisar dari 500-700 J/kg. Saat tanah tumbuhan berkisar dari 500-700 J/kg. Saat tanah tersaturasi, potensial airnya mendekati 0, tapi tersaturasi, potensial airnya mendekati 0, tapi gaya gravitasi menyerap cepat hingga gaya gravitasi menyerap cepat hingga potensilanya antara 10-30 J/kg potensilanya antara 10-30 J/kg

Hubungan antara Cairan – Gas-Hubungan antara Cairan – Gas-Fase Air Fase Air

• Jika pada permukaan tidak terdapat air, Jika pada permukaan tidak terdapat air, kemudian kita menganggap bahwa permukaan kemudian kita menganggap bahwa permukaan akan memiliki kelembaban 1.0 dan konsentrasi akan memiliki kelembaban 1.0 dan konsentrasi uap air lebih kecil dari konsentrasi titik jenuh. uap air lebih kecil dari konsentrasi titik jenuh. Dari rumus (3.11) kita dapat menulis:Dari rumus (3.11) kita dapat menulis:

• hhrsrs= kelembaban permukaan zat cair dan gas = kelembaban permukaan zat cair dan gas

)()(

svrsss

rsvs TChPa

TehC

Hubungan antara potensial air dan Hubungan antara potensial air dan kelembaban kelembaban

• Hk pertama termodinamikaHk pertama termodinamika

• Jika sistem itu adiabatic maka dQ=0, sehingga dV Jika sistem itu adiabatic maka dQ=0, sehingga dV dapat dihasilkan dari penurunan rumus (3.4) dapat dihasilkan dari penurunan rumus (3.4) sehingga didapat sehingga didapat

Subtitusi rumus (4.9) ke Subtitusi rumus (4.9) ke dV pada rumus dV pada rumus (4.8) dihasilkan(4.8) dihasilkan

pdVdQdu

dpP

nRTdv

2 dp

p

nRTdU

Perubahan pada energi dari satatus awal dimana p=es, titik jenuh uap air,menjadi p=e, uap air lemah dihasilkan dari integrasi rumus (4.10)

e

es

s e

enRT

p

dpnRTU )ln(

Dari rumus (3.11), hr=e / es, juga Dari rumus (3.11), hr=e / es, juga ψ= energi/massa = U/nMw, dimanan Mw adalah ψ= energi/massa = U/nMw, dimanan Mw adalah

massamassamolekul dari air (0.018 kg/mol). Subtitusi ini ke molekul dari air (0.018 kg/mol). Subtitusi ini ke

rumusrumus(4.11)menghasilkan(4.11)menghasilkan

rw

hM

RTln

RT

Mh wr

exp

• Referensi Referensi

• Robinson, R. A. and R.H. stokes. (1965) Robinson, R. A. and R.H. stokes. (1965) Electrolyte solution. Butterworths. London.Electrolyte solution. Butterworths. London.

• Tracy, C. R. (1976) A model of the dynamic Tracy, C. R. (1976) A model of the dynamic exchanges of water and energy between terresial exchanges of water and energy between terresial amphibian and its environment. Ecological amphibian and its environment. Ecological Monographs 43:293-326.Monographs 43:293-326.