DISTRIBUSI MOLEKUL GAS IDEAL: Kaitan dengan bioteknologi, teknologinya, permasalahan dan solusi

 A. Uraian Materi

Dalam fisika, khususnya mekanika statistik, distribusi Maxwell-Boltzmann yang menggambarkan kecepatan partikel dalam gas, di mana partikel bergerak bebas antara tumbukan kecil, tetapi tidak berinteraksi satu sama lain, sebagai fungsi suhu dari sistem, massa partikel, dan kecepatan partikel. Partikel dalam konteks ini mengacu pada atom atau molekul dari gas. Tidak ada perbedaan antara keduanya dalam perkembangan dan hasilnya 

Ini merupakan distribusi probabilitas untuk kecepatan sebuah partikel yang berwujud gas - Besaran dari vektor kecepatan, yang berarti pada suhu tertentu, partikel akan memiliki kecepatan yang dipilih secara acak dari distribusi, tapi lebih cenderung berada dalam satu rentang dari beberapa kecepatan yang lain 

Distribusi Maxwell-Boltzmann berlaku untuk gas ideal di dalam kesetimbangan termodinamika dengan efek kuantum yang dapat diabaikan dan di kecepatan non-relativistik. Ini membentuk dasar dari teori kinetik gas, yang memberikan penjelasan sederhana dari banyak sifat gas fundamental, termasuk tekanan dan difusi.

B. Fenomena Dalam Bioteknologi

Contoh fenomena distribusi molekul gas ideal adalah fiksasi, seperti fiksasi nitrogen.  Supaya dapat digunakan oleh tanaman, nitrogen harus mengalami fiksasi. Proses fiksasi nitrogen itu nantinya akan menghasilkan amonia (NH3)  yang akan terionisasi menjadi amonium (NH4). Amonium nitrogase akan berubah menjadi glutamat melalui sintesis glutamin. Contoh bakteri yang berfungsi sebagai pengikat nitrogen yaitu Azotobacter (hidup bebas) dan Rhizobium mutualistik (hidup di akar). Bakteri-bakteri itu nantinya akan mengikat oksigen dan memperbaikinya menjadi nitrogen organik yang bermanfaat untuk tanaman. 

C. Teknologi di Bidang Bioteknologi

Kita akan membahas teknologi yang menggunakan konsep teori gas ideal, contohnya adalah CPAP (Continous Positive Airway Pressure). CPAP merupakan sebuah alat yang digunakan untuk terapi penderita sleep apnea saat mereka tidur. Cara kerja CPAP adalah dengan memberikan tekanan positif pada saluran napas atas secara konstan. Dengan begitu, saluran napas pada tenggorokan tetap terbuka selama tidur dan volume udara pada paru pun dapat dipertahankan.

D. Permasalahan konstektual dalam bidang bioteknologi dan solusinya

Sesuai dengan contoh di atas, yaitu CPAP yang merupakan sebuah alat yang digunakan untuk terapi penderita sleep apnea saat mereka tidur, ternyata alat ini juga memiliki dampak buruk terhadap penggunanya, antara lain :

• Iritasi atau luka di bagian wajah, hidung, dan sekitar mulut akibat pemasangan masker dan strap masker
• Napas terasa sesak bahkan sulit mengembuskan napas
• Hidung terasa kering dan tersumbat
• Mimisan
• Makin susah tidur karena tidak nyaman atau akibat suara bising dari mesin CPAP
• Mulut kering
• Pusing dan sakit kepala
• Perut kembung, sering sendawa, dan banyak kentut karena banyak menelan udara

Solusi dari permasalahan ini dapat dilakukan secara alami tanpa menggunakan alat, yaitu dengan mempertahankan berat badan, melakukan olahraga secara teratur, mengubah posisi tidur, emnggunakan pelembab udara, serta menghindari rokok dan alkohol