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.