Post on 21-Jun-2015
description
IV. Suhu Udara
Oleh:
GUSTI RUSMAYADI
(PS Agroekoteknologi - Unlam) grusmayadi@yahoo.com.sg
Disajikan Pada:
PERKULIAHAN KLIMATOLOGI DASAR
FAPERTA UNLAM
Es dikatakan memiliki
temperatur rendah
Api dikatakan panas atau
bertemperatur tinggi
Pada kehidupan sehari-hari temperatur merupakan
ukuran mengenai panas atau dingin suatu benda atau
hawa.
Temperatur di kota Banjarbaru 27⁰C
4.1. Pengertian Suhu dan Panas
4.1. Pengertian Suhu dan Panas
Suhu mencerminkan energi kinetik rata-rata dari gerakan molekul-molekul.
Ek = ½ m v2 = 3/2 N k T Ek : energi kinetik rerata molekul
dari gas
m : massa sebuah molekul
v2 : kecepatan kuadrat rerata dari gerakan molekul
N : jumlah molekul per satuan volume
k : tetapan Boltzman
T : suhu mutlak (K)
Suhu ukuran kuantitatif pada temperatur; panas dan dingin suhu kardinal
Panas merupakan salah satu bentuk energi yang dikandung oleh suatu benda; cal atau joule (J).
Panas laten adalah kuantitas panas yang diserap atau diteruskan; cal g-1.
Panas terasa adalah bentuk energi yang menyebabkan kenaikan suhu udara.
Dalam satuan SI, satuan kalor adalah
joule dengan 1 kal= 4.186 J
1 kalori (kal ) = kalor yang dibutuhkan
untuk menaikkan temperatur 1 gr air
sebesar 1 ˚C
4.2. Satuan Suhu
4 macam satuan suhu;
(1) Celcius 5
(2) Farenheit 9
(3) Reamur, dan 4
(4) Kelvin 5
Konversi satuan tergantung titik
awal dan skalanya.
xºC = (9/5 x + 32) ºF
= (4/5 x) ºR
= (x + 273) K
Teladan 4.1.
4.1.1. Suhu permukaan dari
sebuah benda -40ºC.
Ubahlah derajad skala suhu
tersebut ke dalam skala
Fahrenheit !
Penyelesaian teladan 4.1.1.
xºC = (9/5 x + 32) ºF
xºC = {9/5 ● (- 40) + 32} ºF
= ((-72) + (32)} ºF
= - 40 ºF
4.1.2. Kedua skala suhu,
yaitu Fahrenheit dan Celcius akan menunjukkan suhu sama pada -40º. Buktikanlah pernyataan di atas !
Penyelesaian teladan 4.1.2
Silahkan anda buktikan.
4.3. Kapasitas Panas
dan Panas Jenis
• Kapasitas panas , C merupakan
jumlah panas yang dapat
dikandung oleh suatu benda
• C = ∆ Q / ∆ T
C : kapasitas panas (J ºC K-1
)
∆Q : +/- panas (J)
∆T : perubahan suhu naik atau turun
Kapasitas Panas, C
• Kapasitas panas tergantung dari ;
• (1) massa (m) atau jumlah mol (n)
dan
• (2) panas jenis (c atau c*) benda
tersebut.
• C = m c atau C = m cv
• C = n c* atau C = n cp
Panas Jenis Udara, cv atau c
p
• Cv = C/m = ∆Q / (m ● ∆ T)
atau
• Cv = C/m = ∆Q / (n ● ∆ T)
• Hubungan antara +/-
panas per satuan ∆Q/m
atau ∆Q/n sbb;
• ∆Q/m = cv ● ∆T
• ∆Q/n = cp ● ∆T
m = massa (gr)
c = kalor jenis (kal/g˚C)
ΔT = Perubahan suhu ( ˚C)
Kapasi
tas
panas
(C)
Kapasitas panas benda tergantung pada massa (m), jumlah mol (n) dan panas jenis (c). Untuk gas panas jenis dapat dibedakan atas panas jenis pada volume tetap (cv) dan tekanan tetap (cp)
cv : 717 J/kg/K
cp : 1004 J/kg/K
Me
nunju
kkan p
ote
nsi panas y
ang d
apat
dik
andung s
uatu
benda
Lautan penyimpan panas yang baik sementara udara penyimpan panas yang buruk
cair : 4200 J/kg/K
ctanah : 800 J/kg/K
4.4. Proses Pemindahan Panas di Permukaan Bumi
3 proses pemindahan energi ;
Konduksi
Konveksi
Radiasi
Perlu medium rambat
Tidak Perlu medium rambat
Konduksi
Konduksi adalah proses pemindahan panas pada benda-benda padat.
Jumlah aliran panas per satuan waktu dan luas (fluks panas, G, Wm-2) tergantung oleh konduktivitas panas (κ, Wm-2 K-1) medium.
G = κ dT/dz dT/dz : gradien suhu (K
m-1)
Tanah
Arah aliran panas,
konduksi
Konveksi
Konveksi adalah proses pemindahan panas pada fluida (cairan dan gas).
Panas dipindahkan bersama dengan fluida yang bergerak.
Melalui proses konveksi paksa dan konveksi bebas.
H = - ρ cp/rs dT/dz H : fluks panas dari permukaan ke
atmosfer atau sebaliknya (Wm-2) ρ : kerapatan udara kering (kgm-3) cp: panas jenis udara pada
tekanan tetap (J kg K-1) ra : tahanan aerodinamik (s m-2) dT/dz : gradien suhu secara
vertikal(Km-1)
Tanah
Arah aliran panas,
konduksi
Arah aliran panas,
konveksi
G = - Қ dT/dz
H = - ρ cp/ra dT/dz
F = ε σ Ts4
Profil suhu udara
Pada siang hari, suhu udara dekat permukaan akan lebih tinggi dibandingkan pada lapisan udara yang lebih tinggi.
Pada malam hari, suhu udara dekat permukaan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan suhu udara pada lapisan udara yang lebih tinggi.
Profil Suhu Tanah
Fluktuasi suhu tanah akan tinggi pada permukaan dan akan mengecil dengan ke dalaman yang bertambah.
Pengukuran Fluks Panas
H = - ρ cp/ra (T3 – T1)/dz2
G = κ (T2 – T1)/dz1
T1 > T2
dz1
T1 ◙
T2 ◙
T3 ◙
Sensor suhu
T1 > T3
dz2
4.5. Penyebaran Suhu Menurut Ruang dan Waktu
4.5.1. Penyebaran suhu vertikal Udara penyimpan panas
terburuk. Permukaan bumi merupakan pamasok panas terasa untuk pemanasan udara.
Lautan mempunyai luas dan kapasitas panas yang lebih besar daripada daratan, sehingga pengaruh permukaan lautan secara vertikal lebih dominan.
Lapse rate di Indonesia sekitar 5-6 (5)ºC per 1000 m kenaikan.
4.5. Penyebaran Suhu Menurut Ruang dan Waktu
4.5.2. Penyebaran suhu di permukaan bumi (horizontal)- Lintang
Sumber energi utama berasal dari daerah tropika (30ºLU-30ºLS).
Suhu di permukaan bumi semakin rendah dengan peningkatan lintang.
Faktor Penggerak Variasi Suhu Berdasarkan Letak Lintang
Hadley Cell Hadley Cell
4.5. Penyebaran Suhu Menurut Ruang dan Waktu
4.5.2. Penyebaran suhu di permukaan bumi (horizontal)- posisi daratan dan lautan Variasi suhu menurut
tempat juga dipengaruhi oleh daratan, lautan dan keawanan serta waktu.
Daerah benua mempunyai suhu lebih tinggi dari kepulauan pada musim panas (summer), dan sebaliknya.
Kapasitas panas dari benua yang luas lebih rendah daripada lautan.
Isoterm
4.5. Penyebaran Suhu Menurut Ruang dan Waktu
4.5.3. Suhu diurnal dan harian Di wilayah tropika fluktuasi
suhu rata-rata harian relatif konstan sepanjang tahun. Fluktuasi suhu diurnal lebih besar daripada fluktuasi suhu rata-rata harian.
Di wilayah lintang tinggi fluktuasi suhu rata-rata harian jauh lebih besar daripada wilayah tropika.
Pada variasi diurnal, suhu maksimum tercapai sekitar pukul 14.00 WS, yaitu setelah radiasi maksimum.
4.6. Alat Pengukur Suhu
4.6.1. Alat pengukur suhu
udara
Alat pengukur suhu secara
umum disebut termometer.
Alat pengukur suhu
otomatis disebut termograf.
Alat pengukur suhu
ditempatkan dalam sangkar
cuaca (Stevenson screen).
4.6. Alat Pengukur Suhu
4.6.2. Alat pengukur suhu tanah Termometer tanah;
termometer air raksa yang dibengkokkan ujungnya dan dimasukkan ke dalam tanah pada posisi yang akan diukur. Batas kedalaman sampai dengan 50 cm.
Untuk kedalaman > 50 cm, termometer di tempatkan dalam tabung baja.
Pengukuran suhu tanah dilakukan pada kedalaman 5, 10, 20, 50 dan 100 cm.
4.6. Alat Pengukur Suhu
4.6.3. Cara mengukur suhu
rata-rata harian
T = (Tmaks + Tmin)/2
T = Σ Ti, i = 0, 2, . . . ,
23 (jam)
T = (2 T07.30 + T13.30 +
T17.30)/4
Pendalaman Materi
1. Suhu permukaan di daerah tropika sebesar 27°C. Berapakah suhu permukaan pada ketinggian pada 4 km. Nisbah penurunan suhu adalah γ= - ∆T/∆z = 0,5°C/100 m. Tz = 27 – γ ( 4000 m)
2. Pengukuran suhu tanah dilakukan pada kedalaman 5, 10, 20, 50 dan 100 cm. Kenapa pada kedalaman 5 – 50 cm jaraknya rapat, sedangkan mulai 50 – 100 cm jarak pengukurannya renggang.