SUHU UDARASUHU UDARA

PengertianPengertian► Panas = Bentuk energi yang dikandung oleh Panas = Bentuk energi yang dikandung oleh

sebuah benda dalam satuan kalori (cal) atau joule sebuah benda dalam satuan kalori (cal) atau joule (J)(J)

► Suhu mencerminkan energi kinetik rata-rata dari Suhu mencerminkan energi kinetik rata-rata dari gerakan molekukl-molekul,gerakan molekukl-molekul,

Ek = ½ m v2 = 3/2 NkTEk = ½ m v2 = 3/2 NkTEk = energi kinetik rata-rata dari molekul gasEk = energi kinetik rata-rata dari molekul gasm = massa sebuah molekulm = massa sebuah molekulV2 = kecepatan kuadrat rata-rata dari gerakan V2 = kecepatan kuadrat rata-rata dari gerakan

molekulmolekulN = jumlah molekul per satuan volumeN = jumlah molekul per satuan volumekk = tetapan Boltzman = tetapan BoltzmanT = Suhu Mutlak (K)T = Suhu Mutlak (K)

Satuan SuhuSatuan Suhu

►Celcius = 0 – 100 Celcius = 0 – 100 ooCC►Fahrenheit = 32 – 212 Fahrenheit = 32 – 212 ooFF►REamur = 0 – 80 REamur = 0 – 80 ooRR►Kelvin = 0 – 273 KKelvin = 0 – 273 K

x x ooC = (9/5 x + 32) C = (9/5 x + 32) ooFF

= (4/5 x) = (4/5 x) ooRR

= (x + 273) K= (x + 273) K

Kapasitas Panas dan Panas JenisKapasitas Panas dan Panas Jenis

C = C = ∆Q/∆T∆Q/∆T

C = kapasitas panas (J CC = kapasitas panas (J Co-1 o-1 = J K= J K-1 -1 ))

∆∆Q = penambahan (+) atau pengurangan panas Q = penambahan (+) atau pengurangan panas (J)(J)

∆∆T = perubahan suhu (K), naik (+) atau turun (-)T = perubahan suhu (K), naik (+) atau turun (-)

C = m cC = m c

m = massa, c = panas jenism = massa, c = panas jenis

cv = panas jenis pada volume tetap, cp = panas cv = panas jenis pada volume tetap, cp = panas jenis pada tekanan tetapjenis pada tekanan tetap

Kapasitas Panas dan Panas JenisKapasitas Panas dan Panas Jenis► ∆∆Q/m = cv. ∆TQ/m = cv. ∆T

► Penambahan/pengurangan panas yang sama Penambahan/pengurangan panas yang sama (∆Q) akan menghasilkan perubahan (∆Q) akan menghasilkan perubahan (kenaikan/penurunan) suhu yang lebih besar (kenaikan/penurunan) suhu yang lebih besar pada benda dengan panas jenis c yang lebih pada benda dengan panas jenis c yang lebih besar pulabesar pula

► Air merupakan penyimpan panas terbaik karena Air merupakan penyimpan panas terbaik karena kapasitas panas yang besar c = 4200 J /kg K, kapasitas panas yang besar c = 4200 J /kg K, dibandingkan tanah dengan c = 800 J /kg Kdibandingkan tanah dengan c = 800 J /kg K

► Udara merupakan penyimpan panas terburuk c Udara merupakan penyimpan panas terburuk c = 717 J /kg K (paling cepat panas dan dingin) = 717 J /kg K (paling cepat panas dan dingin) dibandingkan daratan dan lautan.dibandingkan daratan dan lautan.

► Kerapatan udara lebih rendah dibandinkan air Kerapatan udara lebih rendah dibandinkan air dan tanahdan tanah

► KApasitas panas udara sangat rendah, suhu KApasitas panas udara sangat rendah, suhu akan sangat peka terhadap perubahan energi di akan sangat peka terhadap perubahan energi di permukaan bumipermukaan bumi

Proses Pemindahan PanasProses Pemindahan Panas

►KonduksiKonduksi

Proses pemindahan panas pada benda-Proses pemindahan panas pada benda-benda padat seperti tanahbenda padat seperti tanah

Sebagian energi kinetik benda/medium Sebagian energi kinetik benda/medium yang bersuhu lebih tinggi dipindahkan yang bersuhu lebih tinggi dipindahkan ke molekul benda yang bersuhu lebih ke molekul benda yang bersuhu lebih rendah.rendah.

Energi panas seolah-olah merambat Energi panas seolah-olah merambat melalui medium tersebutmelalui medium tersebut

KonduksiKonduksi

G = -G = -κκ dT/dz dT/dzG = fluks panas (W mG = fluks panas (W m-2-2))κκ = konduktivitas panas (W m = konduktivitas panas (W m-2-2 K K-1 -1 ))dT/dz = gradien suhu (K mdT/dz = gradien suhu (K m-1 -1 ))

► Udara merupakan konduktor terburuk dibandingkan Udara merupakan konduktor terburuk dibandingkan air dan tanahair dan tanah

► Pemindahan panas di udara efektif melalui konveksiPemindahan panas di udara efektif melalui konveksi► Proses pemindahan panas melalui konduksi di Proses pemindahan panas melalui konduksi di

udara terjadi, terjadi pada lapisan tipis di atas udara terjadi, terjadi pada lapisan tipis di atas permukaan tanah (beberapa milimeter) atau permukaan tanah (beberapa milimeter) atau konduksi semu.konduksi semu.

KonveksiKonveksi

► Terjadi pada fluida (cairan dan gas) atau Terjadi pada fluida (cairan dan gas) atau benda mengalir/bergerakbenda mengalir/bergerak

► Konveksi paksa (forced convection), udara Konveksi paksa (forced convection), udara bergerak melalui lapisan perbatas pada bergerak melalui lapisan perbatas pada permukaan kasar sehingga terjadi gerak edi permukaan kasar sehingga terjadi gerak edi yang acakyang acak

► Konveksi bebas (free covection), udara Konveksi bebas (free covection), udara dipanaskan oleh permukaan bumi akibat dipanaskan oleh permukaan bumi akibat penerimaan radiasi surya, sehingga udara penerimaan radiasi surya, sehingga udara mengembang dan naik menuju tekanan mengembang dan naik menuju tekanan yang lebih rendah yang lebih rendah

RadiasiRadiasi

F = F = εε σσ T T44

► Radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan Radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan berbanding lurus denganpangkat empat suhu mutlak berbanding lurus denganpangkat empat suhu mutlak permukaan tersebut (hukum Stefan-Boltzman)permukaan tersebut (hukum Stefan-Boltzman)

► Energi radiasi yang dipancarkan oleh permukaan bumi Energi radiasi yang dipancarkan oleh permukaan bumi sebagian diserap oleh atmosferdan sisanya akan sebagian diserap oleh atmosferdan sisanya akan keluar dari sistem atmosfer bumikeluar dari sistem atmosfer bumi

► Penyerap radiasi gelombang panjang yang efektif Penyerap radiasi gelombang panjang yang efektif adalah uap air (juga awan) dan CO2adalah uap air (juga awan) dan CO2

► Pada malam hari Awan dapat menjadi menahan jumlah Pada malam hari Awan dapat menjadi menahan jumlah radiasi bumi yang dipancarkan ke angkasa sehingga radiasi bumi yang dipancarkan ke angkasa sehingga mengurangi penurunan suhu yang ekstrimmengurangi penurunan suhu yang ekstrim

► Pada pagi hingga sore bumi banyak menerima energi Pada pagi hingga sore bumi banyak menerima energi radiasi surya, sehingga keberadaan awan dapat radiasi surya, sehingga keberadaan awan dapat menimbulkan pengaruh rumah kaca, karena energi menimbulkan pengaruh rumah kaca, karena energi radiasi gelombang panjang ke angkasa tertahan oleh radiasi gelombang panjang ke angkasa tertahan oleh awan.awan.

Penyebaran SuhuPenyebaran Suhu► Pada Lapisan Troposfer suhu semakin Pada Lapisan Troposfer suhu semakin

rendah menurut ketinggianrendah menurut ketinggian► Udara merupakan penyimpan panas Udara merupakan penyimpan panas

terburuk, suhu sangat dipengaruhi oleh terburuk, suhu sangat dipengaruhi oleh persentuhan antara daratan dan lautan. persentuhan antara daratan dan lautan. Permukaan bumi merupakan pemasok Permukaan bumi merupakan pemasok panas terasa untuk pemanasan udara.panas terasa untuk pemanasan udara.

► Lautan mempunyai luas dan kapasitas Lautan mempunyai luas dan kapasitas panas terbesar, daratan penyimpan panas panas terbesar, daratan penyimpan panas yang lebih buruk. Karena ucara bercampur yang lebih buruk. Karena ucara bercampur secara dinamis, maka pengaruh permukaan secara dinamis, maka pengaruh permukaan lautan secara vertikal akan lebih dominanlautan secara vertikal akan lebih dominan

Penyebaran Suhu GlobalPenyebaran Suhu Global► Secara horisontal Suhu permukaan bumi Secara horisontal Suhu permukaan bumi

makin rendah dengan bertambahnya lintang.makin rendah dengan bertambahnya lintang.►Daerah tropika ( 30Daerah tropika ( 30ooLU-30LU-30ooLS)merupakan LS)merupakan

wilayah penerima radiasi terbanyak.wilayah penerima radiasi terbanyak.► Sebagian energi tersebut dipindahkan ke Sebagian energi tersebut dipindahkan ke

daerah lintang tinggi untuk menjaga daerah lintang tinggi untuk menjaga keseimbangan energi secara global.keseimbangan energi secara global.

► Daerah benua lebih mempunyai suhu lebih Daerah benua lebih mempunyai suhu lebih rendah daripada kepulauan pada musim rendah daripada kepulauan pada musim dingin (winter) tetapi lebih tinggi pada musim dingin (winter) tetapi lebih tinggi pada musim panaspanas

Suhu Diurnal dan HarianSuhu Diurnal dan Harian

► Pada daerah Tropika suhu rata-rata harian Pada daerah Tropika suhu rata-rata harian relatif konstan.dibandingkan Suhu diurnal relatif konstan.dibandingkan Suhu diurnal (variasi siang-malam) yang lebih besar.(variasi siang-malam) yang lebih besar.

► Suhu rata-rata harian di daerah lintang Suhu rata-rata harian di daerah lintang tinggi lebih besar daripada tropika, karena tinggi lebih besar daripada tropika, karena perbedaan suhu yang tinggi pada musim perbedaan suhu yang tinggi pada musim panas dan musim dingin.panas dan musim dingin.

►Disebabkan perbedaan penerimaan radiasi Disebabkan perbedaan penerimaan radiasi baik kerapatan fluksnya maupun baik kerapatan fluksnya maupun panjang/periode penerimaannya.panjang/periode penerimaannya.

► Radiasi surya maksimum terjadi pada pukul 12.00.Radiasi surya maksimum terjadi pada pukul 12.00.► Sebelum suhu maksimum, radiasi surya datang Sebelum suhu maksimum, radiasi surya datang

masih lebih besar daripada radiasi keluar berupa masih lebih besar daripada radiasi keluar berupa pantulan gelombang pendek dan pancaran radiasi pantulan gelombang pendek dan pancaran radiasi bumi berupa radiasi gelombang panjang (radiasi bumi berupa radiasi gelombang panjang (radiasi netto positif).netto positif).

► Pemanasan udara berlangsung terus hingga suhu Pemanasan udara berlangsung terus hingga suhu maksimum tercapai pada pukul 14.00maksimum tercapai pada pukul 14.00

► Terjadi keterlambaan waktu (time lag) antara Terjadi keterlambaan waktu (time lag) antara radiasi surya maksimum dan suhu maksimum.radiasi surya maksimum dan suhu maksimum.

► Suhu akan terus menurun, dan mencapai minimum Suhu akan terus menurun, dan mencapai minimum pada pagi hari (sekitar 04.00)pada pagi hari (sekitar 04.00)

Alat Pengukur SuhuAlat Pengukur Suhu

►Manual = TermometerManual = Termometer►Otomatis = termograf, dengan kertas pias Otomatis = termograf, dengan kertas pias

(termogram) sebagai perekam data. (termogram) sebagai perekam data.►Alat harus terlindung dari hujan, Alat harus terlindung dari hujan,

pengembunan dan radiasi surya langsungpengembunan dan radiasi surya langsung►Pada stasiun klimatologi, alat diletakkan Pada stasiun klimatologi, alat diletakkan

pada sangkar cuaca, Stevenson screen.pada sangkar cuaca, Stevenson screen.