Evaporasi dan Transpirasi

Kelompok VIII

Alvin Hogan M S 11 0404 105

Ovan K Ompusunggu 11 0404 111

T Rahmad Mauliddin 11 0404 113

Ahmad Arifin Porkas Lubis 11 0404 115

M Habibie 11 0404 123

Tam Saka Artoka 11 0404 125

Triboy AM Lumbangaol 11 0404 126

Prince Joy Sormin 11 0404 129

Evaporasi dan Transpirasi

Evaporasi (penguapan) adalah proses perubahan zat cair menjadi gas (uap air) yang bergerak ke atmosfir. Pada proses ini, air yang diuapkan berasal dari permukaan air bebas dan berlangsung pada siang dan malam hari.

Transpirasi (pemeluhan) adalah proses pelepasan uap air ke atmosfir melalui stomata daun saat terjadi fotosintetis untuk pembentukan karbohidrat oleh tumbuhan. Pada peroses ini, air yang dilepaskan ke atmosfir berasal dari dalam tanah yang mengalir melalui sistem akar, batang dahan dan daun. Proses transpirasi secara efektif terjadi pada siang hari.

Evapotranspirasi merupakan proses gabungan pelepasan uap air ke atmosfir melalui proses evaporasi dan transpirasi.

Evaporasi, transpirasi dan evapotranspirasi diperlakukan sebagai

kehilangan air yang harus diperhitungan pada analisis keseimbangan air pada pekerjaan teknik sipil yang berhubungan dengan proyek penyediaan air dan irigasi.

Besaran yang dipakai pada perhitungan adalah laju evaporasi, laju transpirasi dan laju evapotranspirasi dengan satauan mm/hari.

Evaporasi dari badan air

Evaporasi ini ada 2 tahap:

Tahap pertama terjadi ketika molekul air memperoleh energi yang cukup untuk menembus air dan keluar menuju atmosfer

Tahap kedua meliputi pengangkutan molekul uap air dari daerah sekitar permukaan air ke atmosfer

Evaporasi ini dikendalikan oleh perbedaan antara tekanan uap dari badan air dan udara untuk difusi molekul dan dengan kecepatan angin untuk penguapan akibat konveksi

Ada 8 faktor terjadinya evaporasi, yaitu:

1. Radiasi matahari

Perubahan air (cair) menjadi uap (gas) memerlukan energy berupa panas laten untuk evaporasi. Panas laten untuk penguapan berasal dari radiasi matahari dan tanah. Radiasi matahari merupakan sumber utama panas dan mempengaruhi jumlah evaporasi atas permukaan bumi , yang tergantung letak garis lintang dan musim. Proses ini akan sangatefektif jika ada penyinaran secara langsung. Awan merupakan penghalang radiasi matahari dan menghadap proses evaporasi.

2. Temperatur udara

Jika suhu udara dari tanah naik maka proses evaporasi berjalan lebih cepat dibandingkandengan suhu rendah, karena adanya panas.

3. Tekanan atmosfir dan Tekanan air

Keluarnya molekul air dari air tergantung dari tekanan air. Evaporasi dapat terjadi apabila terjadi perubahan tekanan pada air (ew) dan tekanan pada udara di atasnya (ea). Dengan kata lain tergantung dari perbedaan kejenuhan tekanan udara antara temperatur air dan temperatur udara. Bila udara lebih panas dibandingkan dengan air maka tekanan jenuh udara akan lebih besar dibandingkan dengan permukaan air (ea > ew) maka evaporasi akan berlangsung sampai ea = ew dan begitu juga sebaliknya.

4. Kelembaban relative

Kelembaban udara sangat tergantung dari suhu, sehingga pengaruh kelembabansangat berkaitan dengan suhu yang mempengaruhi penguapan. Apabila suhu naik makakelembaban akan turun dan sebaliknya. Jika kelembaban relatif naik maka kemampuanudara untuk menyerap uap-uap air akan menurun sehingga kemampuan evaporasi menjaditurun.

5. Temperatur air

6. Kecepatan Angin

Jika air menguap ke atas maka udara akan penuh dengan uap air. Angin dapat menggantiudara jenuh dengan udara kering sehingga dapat mempercepat evaporasi.

7. Kualitas Air

8. Geometri dari penguapan permukaan

Metode untuk mengestimasi penguapan terdiri dari:

1. Metode keseimbangan, misalnya hubungan antara keseimbangan air dan keseimbangan energi

2. Metode komperatif, misalnya hubungan penguapan pan dan atmosfir

3. Metode aerodinamik, misalnya hubungan korelasi pusaran arus, gradient, dan perpindahan massa

Evaporasi menggunakan Pan

Pan Evaporasi

Pan Kelas A, diameter 120 cm dan tinggi 25 cm. Diisi air setinggi 20 cm.

120 cm

25

10

150 cm5

EL = K EP EL = evaporasi dari badan air EP = evaporasi dari pan K = koefisien pan

Perbaikan dari rumus diatas yang sesuai untuk estimasi bulanan atau kehilangan penguapan harian, mempertimbangkan tekanan uap air dari danau (badan air) dan pan, yaitu:

Dimana: esl = tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di bawah permukaan danau

esp = tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di pan penguapan

ez = tekanan uap pada ketinggian Z di atas permukaan danau

k’ = koefisien pan

EpKzsp

zsLL ee

eeE

'

Evaporasi menggunakan Metode perpindahan massa Pada tahun 1802, John Dalton menyarankan rumus difusi untuk

penguapan yang dikenal sebagai Dalton’s law

Dimana: f(u) = fungsi angin

Es = tekanan uap jenuh

Ea = tekanan uap udara

Rumus fungsi angina didapat dari:

f(u) = a + NW^n

dimana: a, n = konstanta

N = koefisien perpindahan massa

w = kecepatan angin

))(( as ee ufE

Evaporasi dengan menggunakan Metode Keseimbangan Energi

Metode ini didasari pada konservasi energy panas. Metode ini akurat pada pengaplikasian untuk seminggu atau lebih

Dengan menggunakan metode ini, radiasi energy masuk dan keluar keduanya merupakan gelombang panjang dan pendek, dicatat tambahan untuk perubahan energy dari badan air

Penguapan diestimasi oleh:

B)L(1

QQQQQQQ xvbrarars

E

Dimana:

Qs = energy radiasi yang masuk

Qr = energy radiasi yang terpantul

Qa = gelombang panjang radiasi

Qar = gelombang panjang radiasi terpantul

Qbr = gelombang panjang radiasi dari air

Qv = energy netto yang masuk ke danau

Qx = peningkatan energy air yang tersimpan

L = panas laten dari penguapan

Be = Bowen Ratio (Qh/Qr)

Qh = pertukaran energy dari air ke atmosfir

Qr= kehilangan energy dari air dari penguapan

EVAPOTRANSPIRASI

• Evapotranspirasi adalah porses kombinasi evaporasi dari permukaan air bebas/permukaan tanah dengan transpirasi dari tumbuhan. Evapotranspirasi ini juga digunakan untuk mem- perkirakan kebutuhan komsumtip tanaman. • Evapotranspirasi dipengaruhi: 1. Energi Radiasi (panas) 2. Kondisi lapisan udara (tingkat kejenuhan uap air) 3. Kecapatan Angin 4. Fisiologi tanaman/stomata daun• Ada 2 istilah yang dikenal untuk menyatakan besaran evapotranspirasi: 1. Evapotranspirasi Potensial (ETp) satuan mm/hari: - Evapotranspirasi Potensial (ETp) adalah laju evapotranspirasi pada kondisi kelembaban tanah field capacity (kapasitas lapang), semua pori tanah telah terisi air (jenuh air). - Evapotranspirasi berhubungan dengan fisiologi stomata daun, sehingga laju evapo- transpirasi potensial ini tergantung dengan jenis tanaman atau tanaman referensi. - Apabila ingin mengetahui Evapotranspirasi Potensial jenis tanaman lain (ETpc) dari Evapotranspirasi Potensial tanaman referensi (ETpo) dapat diperoleh dengan rumus: ETpc = kc.ETpo kc = koefisien tanamaman

EVAPOTRANSPIRASI

2. Evapotranspirasi Aktual (ETa) satuan mm/hari: - Evapotranspirasi Aktual (ETa) sangat dipengaruhi oleh fisiologi tanaman dan kadar air tanah. Untuk menghitung evapotranspirasi aktual tanaman tertentu pada kondisi kadar air tanah tertentu berdasarkan evapotranspirasi potensial tanaman referensi di gunakan rumus:

ETa = ks .kc . ETpo

ETa = Evapotranspirasi potensialks = koefisient tanah ( o < ks 1 ); ks = 1 jika kondisi jenuh air kc = koefisient tanaman ( 0,2 kc 1,3 )

Koefisien tanaman berubah dari kecil membesar dari mulai ditanam sampai tumbuhan mencapai dewasa/matang, kemudian sesudah itu kc mengecil dan konstan, karena kebutuhan akan air berkurang.

PENGUKURAN EVAPOTRANSPIRASI

1. Panci Evaporasi (Panci Kelas A)

ETp = Ce.Ep

2. Lysimeter

Ce = koefisien panci 0,5-0,8 biasanya dipakai 0,7-0,75. Penman memakai 0,8Ep = Evaporasi panci

IETp

S O

Dihitung dengan menggunakan prinsip Neraca Air(Water Balance) :

ETp = I - O - S

I = Air masukO = Air keluarS = Air simpanan

MENGESTIMASI EVAPOTRANSPIRASIDari beberapa metoda empiris dan metoda analitis yang dikembangkan untuk mengestimasievapotranspirasi, Metoda Penman Modifikasi merupakan metoda yang direkomendasikanoleh FAO (Food and Agriculture Organization of United Nation) sebagai referensi untuk menghitung kebutuhan air padi dan palawija. Rumus Penman ini dikembangkan berdasarkanmetoda kombinasi keseimbangan energi dan aerodinamik dengan tanaman referensi adalahrumput Alfafa di Inggris.

Metoda Penman Modifikasi (FAO, Roma 1977):

ET0 = Evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari;c = faktor yang menunjukkan pengaruh perbedaan kecepatan angin pada siang dengan malam hari; W = faktor pembobot;Rn = energi radiasi bersih yang menghasilkan evaporasi, mm/hari;f(u) = fungsi kecepatan angin rata-rata yang diukur pada ketinggian 2 m dengan satuan kecepatan angin dalam km/hari;(ea-ed) = perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap aktual, mbar.

edeaufWRWcET n )(10

Kombinasi Metode Penman

Karena energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan penguapan dan mekanisme diperlukan untuk menghilangkan uap air Penman (1948) menggabungkan pendekatan keseimbangan energy dan proses transfer uap air untuk menghitung penguapan

Rumus:

]/9.010.0)[092.056.0()/55.018.0)(1( 4 NnedTNnrRH aA

27.0

27.0

)0098.01)((35.0

0

2

EH

E

ueeE

t

dao

Dimana:

H = panas harian pada permukaan

RA = radiasi luar angkasa bulanan

r = koefisien pantul permukaan

n = durasi sinar matahari

N = kemungkinan maksimum durasi sinar matahari

Ta = temperatur udara harian

σ = konstanta Boltzmann

= variable diberikan dari table

ea = tekanan uap jenuh pada temperature udara

ed = tekanan uap diudara

U2 = kecepatan angina saat 2m

Д = Дea / Дta

Eo = Evaporasi

Et = evaporasi potensial

Metode Blaney-Cridlle

Uc = k F

Dengan

Uc = evaporasi rentang tanaman

k = crop faktor (tergantung jenis tanaman)

 t = temperatur rata-rata per bulan F 

p = % jam penyinaran per tahun

faktor k juga tergantung pada musim dan tingkat pertumbuhan

Contoh Soal Hitung penguapan harian dari danau untuk satu hari. Datanya sebagai

berikut:

Temperatur udara = 85 F

Temperatur danau

Maksimum = 68 F

Minimum = 63 F

Temperatur pan

Maksimum = 83 F

Minimum = 78 F

Kelembaban relatif = 25%

Kecepatan angina = 10 mph

Penguapan pan = 0.35 in

Penyelesaian (a) Dengan menggunakan rumus

EL = K EP = 0.7 (0.35) = 0.245 in

(b) tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di danau

Esl = 0.692 in. Hg

tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di pan

Esp = 1.141 in. Hg

tekanan uap jenuh untuk temperature udara = 1.214 in. Hg

Kelembaban udara = 25%

tekanan uap di udara

el = (25/100) (1.214) = 0.30 in. Hg

dari perbaikan rumus maka didapat

in244.035.030.692.

5.1 '

0.30-1.141

00EL