Bagaimana Si Oksigen yang Kita Hirup Masuk ke Dalam Sel Tubuh?

kotak difusi untuk memahami Difusi pada Pernapasan Manusia
oleh Tika Resti Pratiwi dan Syam Hadi Nugroho

Aktivitas praktikum dalam topik perpindahan zat pada sistem transportasi dan respirasi manusia masih sangat terbatas. Beragam bentuk praktikum telah diklaim mampu meningkatkan pemahaman siswa pada topik tersebut. Namun demikian, beberapa konsep yang abstrak tidak dapat sepenuhnya diperoleh siswa, bahkan tidak menutup kemungkinan menghasilkan miskonsepsi pada diri siswa. Pengenalan konsep difusi melalui praktik tetesan tinta dalam air belum mempu mewujudkan pemahaman yang benar tentang difusi melalui membran pada alveolus. Beberapa konsep tampak masih absrak bagi siswa. Setidaknya, siswa dapat memahami fenomena tersebut melalui analogi yang dilakukan guru menggunakan berbagai macam media yang digunakan dalam praktikum.

Inovasi analogi untuk konsep yang abstrak seperti pertukaran gas

Alat “Kotak Difusi” dibuat sebagai analogi proses difusi yang terjadi pada alveolus manusia. Konsep difusi zat dalam fluida digunakan sebagai prinsip dasar perancangan alat. Difusi difasilitasi oleh membran selektif permeabel yang memisahkan dua ruang. Cairan yang dikehendaki diharap akan berpindah melewati membran tersebut sebagai analog oksigen dan karbondioksida yang saling berpindah pada alveolus.
Difusi yang terjadi dalam alveolus disebabkan oleh perbedaan tekanan parsial gas. Difusi terjadi melalui membran tipis yang membatasi antara pembuluh darah dan dinding alveolus. Membran hanya dapat dilalui oleh moleku-molekul yang berukuran mikron saja. Membran tersebut tidak dapat dilalui oleh moleku-molekul besar, seperti sel darah, plasma darah dan senyawa-senyawa yang terlarut di dalamnya.
Meskipun perbedaan tekanan parsial gas menyebabkan terjadinya proses difusi, perpindahan zat melalui membran selektif permeabel dalam “Kotak Difusi” tidak sepenuhnya menerapkan prinsip perbedaan tekanan parsial gas. Tekanan yang menyebabkan proses difusi dalam alat berasal dari perbedaan konsentrasi, kecepatan dan arah aliran fluida. Agar dapat dilihat dengan jelas, fluida yang digunakan adalah dua cairan yang berbeda warna yang dialirkan berlawanan arah.

Perancangan Alat “kotak difusi”
“Kotak difusi” dibuat menggunakan bahan aklirik. Aklirik dipilih karena siatnya yang transparan dan relatif ringan. Kotak dihubungkan ke dua buah pompa melalui selang plastik yang bening. Kotak dan selang dihubungkan melalui konektor yang biasa dipakai untuk menyambungkan selang dan pipa. Pompa dipasang berlawanan arah sehingga arus yang mengalir akan berlawanan arah pula.

Kotak memiliki sekat yang dibuat dinamis sehingga dapat dicabut-pasang. Sekat akan membentuk dua kolom yang akan memisahkan fluida yang mengalir berlawanan dalam kotak tersebut. Sekat dibuat dari dua lempeng aklirik yang berlubang. Diantara dua lempeng tersebut dapat diselipkan membran selektif permeabel. Membran dipilih dari bahan yang dapat ditembus air namun tidak oleh molekul besar yang terlarut dalam air. Misalkan, kertas saring digunakan sebagai membran dalam alat tersebut. Ukuran lubang dalam kertas saring memungkinkan terjadinya difusi.

Uji Coba dan Penggunaan alat dikelas pada saat microteaching,
Dua macam fluida dibuat dari campuran air dan tepung terigu atau beras. Masing-masing fluida tersebut diberi pewarna makanan yang berbeda. Salah satu warna yang sebaiknya digunakan adalah warna merah sehingga akan lebih mirip dengan darah. Warna lainnya yang dapat digunakan adalah warna biru atau hijau. Fluida tersebut dibuat langsung dalam kotak difusi.

[caption id="attachment_383626" align="aligncenter" width="300" caption="kit kotak difusi"]

14188807751237270066

[/caption]

Pertama, isi kedua kolom dalam kotak difusi dengan air yang jernih hingga tinggi permukaannya sama. Pastikan air memenuhi isi selang. Masukan ke kedalam kolom dua sendok makan terigu atau beras dan lima tetes pewarna makanan. Kemudian sambungkan kedua pompa dengan listrik hingga mulai terjadi aliran. Tepung, pewarna dan air akan tercampur dan teraduk dengan sendirinya saat terjadi arus.
Fluida dibuat langsung dalam kotak untuk menghindari pencampuran warna pada kedua kolom sebelum praktik dilakukan karena cairan dapat berpindah jika keadaan tinggi permukaan dikedua kolom tersebut berbeda. Sebaiknya kedua kolom diisi air secara bersamaan. Dalam praktikum ini, perpindahan zat yang diharapkan bukan terjadi karena perbedaan volume air, melainkan karena perbedaan tekanan pada saat fluida mengalir. Pada saat tinggi permukaan sama, proses difusi antara kedua kolom hampir tidak tampak. Masing-masing kolom akan mempertahankan warnanya meskipun diaduk biasa.

[caption id="attachment_383627" align="aligncenter" width="300" caption="kedua tempat diisi cairan yang berbeda"]

1418880886174688203

[/caption]

ayo lakukan!
1. rangkai alat berdasarkan petunjuk, gunakan cairan pengganti darah dan cairan biasa sebagai analogi fluida di paru-paru
2. Disiapkan juga kotak difusi yang tanpa selang dan tanpa arus untuk mengenalkan proses difusi pada siswa sebelum menggunakan kotak difusi berarus.
3. Siswa menghubungkn pompa dengan listrik dan mulai mengamati perlahan setiap 3 menit untuk melihat perubahan warna.
4. Angkat sekat dan melihat perbedaan warna pada sekat

Siswa lebih mampu menjelaskan proses difusi yang mungkin terjadi dalam alveolus. Mahasiswa yang bereperan sebagai siswa terdari dari beraga latar belakang keilmuan, sehingga diantara mareka ada juga yang tidak memahami konsep difusi dalam alveolus. Mereka mampu menjelaskan proses difusi dalam alveolus dengan cukup baik. Kemampuan tersebut ditunjukkan melalui diskusi dan lembar kerja yang disiapkan guru.
Beberapa mahasiswa mengaku senang dengan kegiatan yang dilakukan. Siswa memang dikondisikan untuk tertarik dan merasa senang selama menggunakan alat dalam belajarnya sehingga lebih mampu merangsang nalar dan kognisinya untuk menerima pelajaran sebagai pengalaman yang berkesan. Ketertarikan dalam belajar diperlukan untuk melibatkan siswa dalam memahami konsep.
Alat yang dirancang masih memungkinkan untuk dikembangkan. Beberapa komponen alat masih mungkin dimodifikasi. Kegiatan penelitian yang mengembangkan alat sesuai dengan prinsip kerja kotak difusi dalam tulisan ini perlu untuk dilakukan agar dapat menghasilkan alat yang lebih baik.
Pengembangan Kota difusi untuk memahami Difusi pada Pernapasan Manusia
Oleh Tika Resti ratiwi dan Syam Hadinugraha

Dua macam fluida dibuat dari campuran air dan tepung terigu atau beras. Masing-masing fluida tersebut diberi pewarna makanan yang berbeda. Salah satu warna yang sebaiknya digunakan adalah warna merah sehingga akan lebih mirip dengan darah. Warna lainnya yang dapat digunakan adalah warna biru atau hijau. Fluida tersebut dibuat langsung dalam kotak difusi.
Pertama, isi kedua kolom dalam kotak difusi dengan air yang jernih hingga tinggi permukaannya sama. Pastikan air memenuhi isi selang. Masukan ke kedalam kolom dua sendok makan terigu atau beras dan lima tetes pewarna makanan. Kemudian sambungkan kedua pompa dengan listrik hingga mulai terjadi aliran. Tepung, pewarna dan air akan tercampur dan teraduk dengan sendirinya saat terjadi arus.
Fluida dibuat langsung dalam kotak untuk menghindari pencampuran warna pada kedua kolom sebelum praktik dilakukan karena cairan dapat berpindah jika keadaan tinggi permukaan dikedua kolom tersebut berbeda. Sebaiknya kedua kolom diisi air secara bersamaan. Dalam praktikum ini, perpindahan zat yang diharapkan bukan terjadi karena perbedaan volume air, melainkan karena perbedaan tekanan pada saat fluida mengalir. Pada saat tinggi permukaan sama, proses difusi antara kedua kolom hampir tidak tampak. Masing-masing kolom akan mempertahankan warnanya meskipun diaduk biasa.