Upload
others
View
18
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Pengertian
► Panas = Bentuk energi yang dikandung oleh sebuah benda dalam satuan kalori (cal) atau joule (J)
► Suhu mencerminkan energi kinetik rata-rata dari gerakan molekukl-molekul,
Ek = ½ m v2 = 3/2 NkT Ek = energi kinetik rata-rata dari molekul gas
m = massa sebuah molekul
V2 = kecepatan kuadrat rata-rata dari gerakan molekul
N = jumlah molekul per satuan volume
k = tetapan Boltzman
T = Suhu Mutlak (K)
Satuan Suhu
►Celcius = 0 – 100 oC
►Fahrenheit = 32 – 212 oF
►REamur = 0 – 80 oR
►Kelvin = 273 – 373 K
x oC = (9/5 x + 32) oF
= (4/5 x) oR
= (x + 273) K
Kapasitas Panas dan Panas Jenis
C = ∆Q/∆T
C = kapasitas panas (J Co-1 = J K-1 )
∆Q = penambahan (+) atau pengurangan panas (J)
∆T = perubahan suhu (K), naik (+) atau turun (-)
C = m c
m = massa, c = panas jenis
cv = panas jenis pada volume tetap, cp = panas jenis pada tekanan tetap
Kapasitas Panas dan Panas Jenis ► ∆Q/m = cv. ∆T
► Penambahan/pengurangan panas yang sama (∆Q) akan menghasilkan perubahan (kenaikan/penurunan) suhu yang lebih besar pada benda dengan panas jenis c yang lebih besar pula
► Air merupakan penyimpan panas terbaik karena kapasitas panas yang besar c = 4200 J /kg K, dibandingkan tanah dengan c = 800 J /kg K
► Udara merupakan penyimpan panas terburuk c = 717 J /kg K (paling cepat panas dan dingin) dibandingkan daratan dan lautan.
► Kerapatan udara lebih rendah dibandinkan air dan tanah
► KApasitas panas udara sangat rendah, suhu akan sangat peka terhadap perubahan energi di permukaan bumi
Proses Pemindahan Panas
►Konduksi
Proses pemindahan panas pada benda-benda padat seperti tanah
Sebagian energi kinetik benda/medium yang bersuhu lebih tinggi dipindahkan ke molekul benda yang bersuhu lebih rendah.
Energi panas seolah-olah merambat melalui medium tersebut
Konduksi
G = -κ dT/dz
G = fluks panas (W m-2)
κ = konduktivitas panas (W m-2 K-1 )
dT/dz = gradien suhu (K m-1 )
► Udara merupakan konduktor terburuk dibandingkan air dan tanah
► Pemindahan panas di udara efektif melalui konveksi
► Proses pemindahan panas melalui konduksi di udara terjadi, terjadi pada lapisan tipis di atas permukaan tanah (beberapa milimeter) atau konduksi semu.
Konveksi
►Terjadi pada fluida (cairan dan gas) atau benda mengalir/bergerak
►Konveksi paksa (forced convection), udara bergerak melalui lapisan perbatas pada permukaan kasar sehingga terjadi gerak edi yang acak
►Konveksi bebas (free covection), udara dipanaskan oleh permukaan bumi akibat penerimaan radiasi surya, sehingga udara mengembang dan naik menuju tekanan yang lebih rendah
Radiasi
F = ε σ T4
► Radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan berbanding lurus denganpangkat empat suhu mutlak permukaan tersebut (hukum Stefan-Boltzman)
► Energi radiasi yang dipancarkan oleh permukaan bumi sebagian diserap oleh atmosferdan sisanya akan keluar dari sistem atmosfer bumi
► Penyerap radiasi gelombang panjang yang efektif adalah uap air (juga awan) dan CO2
► Pada malam hari Awan dapat menjadi menahan jumlah radiasi bumi yang dipancarkan ke angkasa sehingga mengurangi penurunan suhu yang ekstrim
► Pada pagi hingga sore bumi banyak menerima energi radiasi surya, sehingga keberadaan awan dapat menimbulkan pengaruh rumah kaca, karena energi radiasi gelombang panjang ke angkasa tertahan oleh awan.
Penyebaran Suhu
► Pada Lapisan Troposfer suhu semakin rendah menurut ketinggian
►Udara merupakan penyimpan panas terburuk, suhu sangat dipengaruhi oleh persentuhan antara daratan dan lautan. Permukaan bumi merupakan pemasok panas terasa untuk pemanasan udara.
► Lautan mempunyai luas dan kapasitas panas terbesar, daratan penyimpan panas yang lebih buruk. Karena ucara bercampur secara dinamis, maka pengaruh permukaan lautan secara vertikal akan lebih dominan
Penyebaran Suhu Global
► Secara horisontal Suhu permukaan bumi makin rendah dengan bertambahnya lintang.
►Daerah tropika ( 30oLU-30oLS)merupakan wilayah penerima radiasi terbanyak.
► Sebagian energi tersebut dipindahkan ke daerah lintang tinggi untuk menjaga keseimbangan energi secara global.
► Daerah benua lebih mempunyai suhu lebih rendah daripada kepulauan pada musim dingin (winter) tetapi lebih tinggi pada musim panas
Suhu Diurnal dan Harian
► Pada daerah Tropika suhu rata-rata harian relatif konstan.dibandingkan Suhu diurnal (variasi siang-malam) yang lebih besar.
► Suhu rata-rata harian di daerah lintang tinggi lebih besar daripada tropika, karena perbedaan suhu yang tinggi pada musim panas dan musim dingin.
►Disebabkan perbedaan penerimaan radiasi baik kerapatan fluksnya maupun panjang/periode penerimaannya.
► Radiasi surya maksimum terjadi pada pukul 12.00.
► Sebelum suhu maksimum, radiasi surya datang masih lebih besar daripada radiasi keluar berupa pantulan gelombang pendek dan pancaran radiasi bumi berupa radiasi gelombang panjang (radiasi netto positif).
► Pemanasan udara berlangsung terus hingga suhu maksimum tercapai pada pukul 14.00
► Terjadi keterlambaan waktu (time lag) antara radiasi surya maksimum dan suhu maksimum.
► Suhu akan terus menurun, dan mencapai minimum pada pagi hari (sekitar 04.00)
Alat Pengukur Suhu
►Manual = Termometer
►Otomatis = termograf, dengan kertas pias (termogram) sebagai perekam data.
►Alat harus terlindung dari hujan, pengembunan dan radiasi surya langsung
►Pada stasiun klimatologi, alat diletakkan pada sangkar cuaca, Stevenson screen.