LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM ILMU KEBUMIAN

MENGUJI UDARA

Disusun oleh :

NAMA : NOVITA DWI UTAMI

NIM : 14312244016

KELAS : P. IPA A

JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2015

A. JUDUL

MENGUJI UDARA

B. TUJUAN

Mempelajari bagaimana tanah dan air menyerap dan melepaskan energi dari

matahari.

C. HIPOTESIS

Jika matahari memancarkan energi maka suhu udara di atas permukaan tanah dan di

bawah permukaan tanah akan lebih cepat menyerap panas dan juga lebih cepat

melepas panas dibanding diatas permukaan dan dibawah permukaan air.

D. DASAR TEORI

a. Radiasi Matahari

Radiasi matahari adalah sumber energi yang memanasi permukaan bumi,

energi matahari melakukan jalannya ke bumi dengan mekanisme perpindahan energi

yang dinamakan radiasi. Radiasi Matahari sangat berguna bagi keseimbangan panas

Bumi. Bumi dan atmosfer secara tetap menyerap radiasi Matahari dan mengemisikan

kembali radiasinya ke angkasa hingga sistem bumi-atmosfer berada dalam

keseimbangan radiatif dengan Matahari.

Energi yang dipindahkan dengan radiasi berjalan keluar dari sumbernya dalam

segala arah. Matahari memancarkan cahaya dan panas maupun cahaya UV yang

menyebabkan warna kuning coklat karena terbakar panas sinar matahari. Cahaya,

panas dan cahaya UV adalah hanya bagian dari deretan besar energi yang dinamakan

radiasi elektrromagnetik atau radiasi tidak sepenuhnya. Walaupun radiasi

elektromagnetik dibagi menjadi beberapa kategori, pada dasarnya adalah sama ketika

setiap bentuk radiasi diserap oleh suatu obyek , hasilnya adalah kenaikan suhu.

Seluruh panjang gelombang berpindah menembus angkasa pada kecepatan 300.000

km (186.000mil) per detik. Hukum dasar lain yang berkaitan dengan radiasi

menegaskan bahwa obyek yang merupakan absorber radiasi yang baik, seperti

permukaan bumi juga merupakan emiter yang baik. Permukaan bumi dan matahari

menyerap dan meradiasikan dengan efisiensi hampir 100% untuk masing-masing

suhunya.

Pancaran panas matahari masuk ke bumi melalui atmosfer kemudian sampai ke

permukaan bumi. Panas yang dipancarkan matahari tidak sepenuhnya diterima oleh

permukaan bumi. Ada panas yang dipantulkan kembali oleh zat di atmosfer keluar

angkasa. Proses pemanasan permukaan bumi melalui beberapa cara yaitu secara

langsung dan tidak langsung. Proses pemanasan secara langsung diantaranya melalui

proses absorbsi, refleksi dan difusi.

1. Absorpsi adalah penyerapan panas matahari oleh unsur-unsur di atmosfer yang

menyerap radiasi seperti oksigen, nitrogen, ozon, hidrogen, dan debu.

2. Refleksi adalah pemanasan matahari oleh udara/ atmosfer kemudian dipantulkan

kembali ke angkasa oleh butir-butir air di atmosfer.

3. Difusi adalah proses penyebaran sinar/ panas matahari kesegala arah oleh

atmosfer. Sinar gelombang pendek warna biru merupakan gelombang yang

dihamburkan paling baik oleh lapisan udara sehingga langit akan berwarna biru

pada siang hari.

Sedangkan proses pemanasan secara tidak langsung terjadi melalui beberapa

proses juga seperti konduksi, konveksi, adveksi, dan turbulensi

Konduksi adalah perambatan panas matahari pada lapisan udara bawah

kemudian mengalir ke lapisan udara disekitrnya.

Udara dingin

Udara dingin

Udara dingin

Udara panas

Molekul udara saling beersinggungan.

Permukaan bumi

Konveksi adalah perambatan panas oleh gerakan udara secara vertikal.

Adveksi adalah perambatan panas oleh gerakan udara secara horizontal.

Turbulensi adalah perambatan panas oleh udara yang tidak teratur atau

berputar-putar keatas .

Diperkirakan bahwa 35 % dari radiasi matahari yang diterima pada batas atas

atmosfer bumi dikembalikan kembali ke ruang angkasa dalam bentuk gelombang

pendek oleh proses hamburan, dan pemantulan-pemantulan oleh awan, oleh partikel-

partikel debu, oleh molekul-molekul udara, dan oleh permukaan bumi, dengan

perincian; 2 % dipantulkan oleh permukaan bumi, 6 % dipantulkan atau dihamburkan

oleh atmosfer, dan 27 % dipantulkan oleh awan. Sisanya sebesar 65 % diserap oleh

atmosfer bumi dan permukaan bumi. Atmosfer menyerap sebesar 14 % radiasi

matahari dan permukaan bumi menyerap sebesar 51 % radiasi. Radiasi yang diserap

permukaan bumi dipergunakan untuk memanasi atmosfer dari bawah. Dari 51 %

Udara dingin

Udara panas

Udara dingin Aliran panas

Aliran panas

radiasi yang diserap permukaan bumi, 34 % berasal dari radiasi matahari langsung,

dan 17 % lagi dari radiasi difus atau radiasi langit (sky radiation). Dengan demikian

hanya 65 % dari radiasi matahari yang dapat digunakan untuk memanaskan atmosfer

bumi, yaitu sebesar 14 % langsung diserap oleh atmosfer, dan 51 % yang diserap

permukaan bumi. Gambar 9.1 menunjukkan keseimbangan radiasi matahari dan

Gambar 9.2 menunjukkan keseimbangan radiasi bumi (Tjasyono, 2006).

Karena temperatur rata-rata tahunan bumi secara keseluruhan konstan, artinya

bumi tidak bertambah panas atau bertambah dingin, maka 65 % dari radiasi matahari

yang diserap atmosfer dan permukaan bumi harus dipancarkan kembali ke ruang

angkasa dalam bentuk radiasi gelombang panjang. Tidak boleh ada radiasi yang

menumpuk di bumi. Bentuk dan kuantitas pancaran radiasi sistem atmosfer bumi

adalah (Gambar 9.2) : 14 % hilang ke ruang angkasa dan tidak memanasi atmosfer,

6% radiasi bumi diserap atmosfer yang disebut radiasi efektif, 9 % diterima atmosfer

melalui panas yang dibawa oleh arus turbulensi dan konveksi, 19 % diterima atmosfer

melalui kondensasi dari uap air, dimana panas laten kondensasi dilepaskan.

Diserap bumi Diserap bumi

Gambar 9.1. Keseimbangan radiasi Matahari

Jadi jumlah radiasi yang dipancarkan ke ruang angkasa oleh atmosfer sama

dengan 14 + 6 + 9 + 19 = 48 %, dan jumlah yang dipancarkan langsung oleh

permukaan Bumi ke ruang angkasa adalah 17 %. Sehingga jumlah total radiasi yang

pancarkan kembali oleh sistem atmosfer-bumi ke rung angkasa adalah 48 + 17 = 65

%. Jumlah ini tepat seimbang dengan radiasi matahari yang diserap oleh sistem

atmosfer-bumi, yaitu 65 % (Tjasyono, 2006).

Gambar 9.2. Keseimbangan radiasi Bumi

b. Suhu dan Penyebaran Suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan

alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. Dalam kehidupan

sehari-hari masyarakat, untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba.

Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk

mengukur suhu dengan valid.

Dalam kehidupan sehari-hari, tidak terlepas tentang konsep suhu dan kalor,

baik saat di daratan maupun saat di laut. Apa yang kita rasakan panas dinginnya suatu

keadaan, di situlah kita merasakan adanya penyebaran suhu ke bumi.

1. Suhu udara

Suhu udara dipermukaan bumi adalah relative, tergantung pada faktor-faktor

yang mempengaruhinya seperti misalnya lamanya penyinaran matahari. Hal itu dapat

berdampak langsung akan adanya perubahan suhu di udara.

Suhu udara bervariasi menurut tempat dan dari waktu ke waktu di permukaan

bumi. Menurut tempat, suhu udara bervariasi secara vertical dan horizontal dan

menurut waktu dari jam ke jam dalam sehari, dan menurut bulanan dalam setahun.

(Wisnubroto,S,S.S.L Aminah, dan Nitisapto,M. 1982)

Beberapa unsur yang mempengaruhi suhu secara horizontal di permukaan

bumi antara lain :

a. Letak lintang suatu tempat.

Suhu udara di atmosfer bervariasi menurut letak ketinggian tempat. Hingga

ketinggian tertentu. Suhu udara dapat menurun, tetapi menurut ketinggian yang

lainnya meningkat. Pada lapisan Troposfer (lapisan bawah atmosfer) suhu udara

menurun menurut letak ketinggian tempat hingga ketinggian 10 km dengan

gradein penurunan suhu 5,0-6,5oC per 1000 m diatas permukaan laut. Menurunnya

suhu menurut letak ketinggian tempat ini dimungkinkan karena beberapa hal

antara lain :

Pengaruh keadaan suhu dekat permukaan bumi.

Pengaruh lautan.

Pengaruh kerapatan udara.

Pengaruh angin secara tidak langsung.

Pengaruh panas laten.

Penutup tanah.

Tipe tanah.

Pengaruh sudut datang sinar matahari.

b. Pengaruh arus laut.

c. Distribusi antara daratan dan lautan.

- Penyebaran suhu udara menurut waktu dapat dikaji dalam dua pola :

Pola suhu diurnal (suhu udara setiap jam selama 24 jam)

- Pola suhu udara rata-rata harian menurut bulanan dan tahunan.

(Dasar-dasar Klimatologi, 2000)

Penyebaran suhu

a. Penyebaran suhu vertikal

Pada lapisan troposfer, secara umum suhu makin rendah menurut

ketinggian. Udara merupakan penyimpan panas terburuk, sehingga suhu udara

sangat dipengaruhi oleh permukaan bumi tempat bersentuhan antara udara

dengan daratan dan lautan. Permukaan bumi tersebut merupakan pemasok panas

utama untuk pemanasan udara.

Lautan mempunyai luas dan kapasitas panas yang lebih besar daripada

daratan, sehingga meskipun daratan merupakan penyimpanan panas yang lebih

buruk tetapi karena udara bercampur secara dinamis , maka pengaruh permukaan

lautan secara vertikal akan lebih dominan. Akibatnya suhu akan turun menurut

ketinggian baik diatas daratan maupun lautan

b. Penyebaran suhu dipermukaan bumi

Suhu dipermukaan bumi makin rendah dengan bertambahnya lintang

seperti halnya penurunan suhu menurut ketinggian. Bedanya, pada penyebaran

suhu secara vertikal permukaan bumi merupakan sumber pemanasan sehingga

makin tinggi tempat makin rendah suhu. Sedangkan pada penyebaran suhu

menurut letak lintang sumber energi utama berasal dari daerah tropika yang

merupakan penerima energi radiasi surya terbanyak. Sebagian energi tersebut

dipindahkan ke daerah lintang tinggi untuk menjaga keseimbangan energi secara

global.

Daratan tidak mempunyai kapasitas yang sama seperti air dalam

kemampuannya menyimpan panas. Akibatnya, daratan akan lebih cepat bereaksi

untuk menjadi panas ketika menerima radiasi matahari daripada lautan.

Sebaliknya, daratan akan lebih cepat pula menjadi dingin daripada lautan pada

waktu tidak ada insulation (pemanasan sinar matahari yang diterima oleh

permukaan bumi). Akibatnya, di daratan terdapat perbedaan suhu yang amat

besar dibandingkan dengan yang terjadi di lautan. Perpindahan panas juga terjadi

antara udara dengan lautan / tanah yang ada dibawahnya akan dapat memberikan

suatu kenaikan tekanan atmosfer pada daerah-daerah di sekitarnya.

c. Tanah dan Air

a. Tanah

Tanah menurut Braja M. Das didefinisikan sebagai material yang terdiri

dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara

kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang

berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang

kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. Tanah terdiri dari tiga fase

elemen yaitu: butiran padat (solid), air dan udara.

Tanah dibentuk sebagai suatu hasil interaksi beberapa variable, di

antaranya yang terpenting oleh iklim, bahan induk (batuan induk/geologi),

topografi (relief permukaan tanah), organisme dan waktu. Sedangkan bahan

mineral tanah adalah komponen bahan anorganik yang berasal dari batuan induk

yang telah mengalami pelapukan. Bahan induk ini pecah menjadi fragmen-

fragmen kecil yang bervariasi dalam ukuran. Ukuran partikel-partikel tanah ini

dinamakan tekstur tanah.

Tanah terdiri dari berbagai macam tekstur , mulai dari tekstur tanah liat

sampai ke butir-butir pasir yang kasar, yang bergabung bersama-sama bahan

organik. Berdasarkan teksturnya tanah dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Klasifikasi tekstur tanah Ukuran/ diameter (mm) Air Udara

Kerikil >2,0

Pasir kasar 2,0 – 0,2

Pasir halus 0,2 – 0,02

Lumpur (silt) 0,02 – 0,002

Liat (clay) <0,002 Arah panah menunjukkan

kemampuan mengikat semakin

besar

Tanah terdiri dari partikel-partikel yang di antaranya terdapat rongga-

rongga yang dapat diisi oleh udara. Kandungan udaranya bervariasi tergantung

dengan tekstur tanahnya. Udara tanah sangat penting bagi tumbuhan dan

organisme lainnya. Kandungan udara tanah berbeda dengan atmosfer, karena

dipengaruhi hasil metabolisme dalam ruang yang sempit. Kandungan Oksigen

lebih sedikit (0,04%) dibanding dengan kandungan CO2 (10%).

Temperatur tanah utamanya sangat tergantung oleh jumlah radiasi yang

diterima dari matahari. Kuantitas dari panas yang didapat dari permukaan bumi

oleh konduksi dari bumi atau berasal dari unsur kimia dan proses biologi yang

kecil memberikan efek temperature (Baver,1960). Suhu tanah bervariasi secara

berkelanjutan. Di permukaan tanah, pada malam hari panas yang telah hilang

menghasilkan suhu yang menurun mencapai titik minimum dan ketika ada

matahari suhu tanah yang minimum tersebut meningkat. Dengan bantuan sinar

matahari, tanah memulai menyimpan energi yang kemudian menghilang,

disebabkan suhu meningkat. Proses tersebut akan terus berkelanjutan hingga sore

hari atau intensitas radiasi yang mengalami kemunduran disebabkan karena

jumlah energi yang diterima menurun hingga hilang sama sekali dari permukaan

tanah (Hausenbuiller,1982).

Suhu tanah beraneka ragam dengan cara khas pada perhitungan harian dan

musiman. Fluktuasi terbesar dipermukaan tanah dan akan berkurang dengan

bertambahnya kedalaman tanah. Kelembaban waktu musiman yang jelas terjadi,

karena suhu tanah musiman lambat bentuk fluktasi suhu pada peralihan suhu di

udara atau di bawah tanah yang lebih besar. Suhu total untuk semalam tanaman

mungkin terjadi pada tengah hari. Dibawah 6 inch atau 15 inch terdapat variasi

harian pada suhu tanah  (Sostrodarsono, 2006)

b. Air

Panas jenis air jauh lebih besar dari pada panas jenis zat lain. Sebagai

contoh, panas jenis air sepuluh kali lebih besar dari pada panas jenis aluminium.

Karena kapasitas panasnya yang sangat besar, air adalah bahan yang baik sekali

untuk menyimpan energi termis, seperti misalnya dalam sistem pemanasan solar/

matahari. Air juga merupakan pendingin yang baik. Air dalam jumlah banyak,

seperti danau atau lautan, cenderung membuat variasi temperatur tidak berlebihan

di dekatnya karena air dapat menyerap atau melepas energi termis dalam jumlah

yang besar sementara mengalami perubahan temperatur sangat kecil. Karena panas

jenis air praktis konstan meliputi jangkauan temperatur yang lebar, panas jenis

sebuah benda dengan mudah dapat diukur dengan memanaskan benda sampai

suatu temperatur tertentu yang mudah diukur, dengan menempatkannya dalam

bejana air yang massa dan temperaturnya diketahui, dan dengan mengukur

temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi dari sekitarnya

maka panas yang keluar dari benda sama dengan panas yang masuk ke air dan

wadahnya. Prosedur ini dinamakan kalorimetri, dan wadah air yang terisolasi

dinamakan kalorimeter (Tipler, 2004).

Tidak ada usaha dikerjakan oleh sistem atau lingkungan. Sebagai akibatnya

perubahan suhu lingkungan (air) hanyalah karena kalor yang dipertukarkan antara

air dan sistem. Perubahan suhu ini diukur dengan sebuah termometer, dan kalor

yang dipertukarkan dihitung dari massa dan kalor jenis air yang diketahui. Dari

kekekalan tenaga, kalor yang diperoleh oleh sistem adalah harga negatif dari kalor

yang hilang dari lingkungan dan sebaliknya. Dengan demikian kalorimeter

mengukur kalor yang dipertukarkan oleh sistem di bawah syarat-syarat tertentu

(Cromer, 2001).

d. Proses Pemindahan Energi

Proses pemindahan panas terjadi dari tempat/ benda yang mempunyai tingkat

energi lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah. Perpindahan panas mempunyai tiga

jenis, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

a. Konduksi

Koduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara, namun zat

tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak (Suhartini D, dkk. 2008). Contohnya

yaitu pemindahan panas pada tanah. Tanah merupakan konduktor yang terbaik bila

dibandingkan dengan air dan udara.

Pada proses ini, sebagian energi kinetik molekul benda/ medium yang

bersuhu lebih tinggi dipindahkan ke molekul benda bersuhu lebih rendah melalui

tumbukan molekul-molekul tersebut. Energi panas seolah-olah merambat melalui

medium tersebut. Jumlah aliran panas persatuan waktu dan luas tergantung dari

sifat fisik medium yang dicerminkan oleh konduktivitas panas medium tersebut.

Sedangkan udara merupakan konduktor terburuk diantara air dan tanah.

Oleh karena itu, proses konduksi hanya efektif untuk pemanasan tanah dan tidak

efektif untuk pemanasan udara. Di udara, proses pemindahan panas secara

konduksi terjadi pada lapisan udara yang sangat tipis dekat permukaan (beberapa

milimeter) dikenal dengan konduksi semu karena tidak sepenuhnya merupakan

proses pemindahan panas secara konduksi.

b. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan zat

perantaranya. Perpindahan panas secara konveksi terjadi melalui aliran zat

(Suhartini D, dkk. 2008). Yaitu terjadi pada fluida yang berupa cairan dan gas.

Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada

konveksi alamiah, pergerakan fluida terjadi akibat perbedaan massa jenis. Bagian

fluida yang menerima kalor memuai dan massa jenisnya menjadi lebih kecil,

sehingga bergerak ke atas. Tempatnya digantikan oleh bagian fluida dingin yang

jatuh ke bawah karena massa jenisnya lebih besar. Konveksi paksa adalah

perpindahan panas yang mana dialirannya tersebut berasal dari luar, seperti dari

blower atau kran dan pompa. Pada konveksi paksa, fluida yang telah dipanasi

langsung diarahkan ke tujuannya oleh sebuah peniup atau pompa.

Jika pada proses konduksi medium dari aliran panas berada dalam keadaan

diam, pada proses konveksi panas dipindahkan bersama-sama fluida bergerak.

Proses ini dapat terjadi melalui konveksi paksa (forced convection) atau turbulensi

dan konveksi bebas (free convection). Pada konveksi paksa, udara bergerak melalui

lapisan pembatas pada permukaan yang kasar sehingga timbul gerak edi yang acak.

Pengaruh angin sangat nyata pada proses ini terutama dekat permukaan. Sedangkan

pada konveksi bebas, udara dipanaskan oleh permukaan bumi akibat penerimaan

radiasi surya, sehingga udara akan mengembang dan naik menuju tekanan yang

lebih rendah. Proses pemanasan udara melalui konveksi lebih efektif dibandingkan

dengan konduksi dan radiasi.

c. Radiasi

Radiasi merupakan perpindahan panas tanpa melalui perantara (Suhartini D,

dkk. 2008). Radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan berbanding lurus

dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan. Energi radiasi gelombang panjang

yang dipancarkan permukaan bumi sebagian diserap atmosfer dan sisanya akan

keluar dari sistem atmosfer bumi. Adanya awan pada malam hari dapat menahan

jumlah radiasi bumi yang dipancarkan ke angkasa, sehingga akan mengurangi

perubahan suhu udara ekstrim.

E. METODE PRAKTIKUM

1. Tempat dan Waktu

Tempat : Laboraturium IPA 2 FMIPA UNY

Waktu : Kamis, 5 November 2015 pukul 07.00 - 09.20 WIB

2. Alat dan bahan

a. Alat b. Bahan

1. Gelas Beker

2. Termometer batang

3. Statif

4. Stopwatch

5. Alat tulis

1. Air

2. Tanah

3. Cairan pewarna

3. Langkah Kerja

Sketsa Percobaan

4. Tabel Hasil Pengamatan

No t (menit) Suhu di atas permukaan Suhu di bawah permukaan

Air Tanah Air Tanah

1 0 29 30 29 30

2 10 30 33 30 32

3 20 32 34 30 35

4 30 35 38 32 39

5 40 35 39 33 42

6 50 36 40 33 43

F. ANALISIS DATA

Dari data hasil percobaan di atas, dapat dibuat grafik hubungan waktu dengan suhu,

baik suhu tanah, suhu air, suhu udara di atas tanah, dan suhu udara di atas air. Dimana

waktu dijadikan sebagai variabel bebas, sehingga dalam grafik waktu terletak di

sumbu-x. Sedangkan suhu sebagai variabel yang akan dicari, terletak di sumbu-y.

1. Grafik perbandingan suhu di atas den di bawah permukaan air dengan

waktu

2. Grafik perbandingan suhu di atas den di bawah permukaan tanah dengan

waktu

3. Grafik perbandingan keseluruhan

G. PEMBAHASAN

Percobaan dengan judul “ARUS AIR” yang dilakuan pada tanggal 22 Oktober

2015 ini bertujuan untuk untuk mempelajari bagaimana tanah dan air menyerap dan

melepaskan energi dari matahari. Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini,

antara lain adalah sebagai berikut : Gelas ukur 250 mL (2 buah), statif, tanah, air,

termometer (4 buah), alat tulis, dan kamera. Langkah-langkah kerja yang praktikan

lakukan adalah, mengisi beaker glass satu dengan tanah kurang lebih setengah volumenya

dan mengisi beaker glass yang satu lagi dengan tanah kurang lebih setengah volumenya.

Kemudian, memasang pada masing-masing botol 2 termometer. Dimana termometer 1

berada di bawah permukaan tanah/ air dan termometer 2 berada di atas permukaan

tanah/air dengan cara digantungan di statif. Dalam praktikum ini, praktikan menggunakan

statif untuk menggantungkan termometer yang letaknya di atas permukaan tanah/ air,

agar praktikan lebih mudah dalam mengamati dan membaca skala yang ditunjukkan oleh

termometer tersebut.

Selanjutnya, meletakkan dua botol kaca yang sudah dipasang termometer tersebut

dalam ruang yang terkena sinar matahari, hal ini dilakukan agar suhu yang terdapat pada

tanah/ air sudah terasa relatif panas/ hangat supaya nantinya dalam pengkuran suhu sudah

dapat terbaca skala kenaikan/ penurunan suhunya. Setelah itu, membaca dan mencatat

suhu pada masing-masing termometer setiap 10 menit. Pembacaan suhu ini dilakukan

setiap 5 menit sekali sampai mendapatkan 5 data percobaan. Langkah terakhir yang

dilakukan oleh praktikan adalah membuat grafik perbandingan waktu (menit) dengan a)

suhu tanah; b) suhu air; c) suhu udara di atas tanah; dan d) suhu udara di atas air.

Hasil dari percobaan yang dilakukan oleh praktikan adalah sebagi berikut:

1. Suhu pada tanah

Dalam percobaan menguju udara dengan media tanah, praktikan melakukan 2 kegiatan

percobaan yaitu mengukur suhu di atas permukaan tanah dan di bawah permukaan air

setiap 10 menit sebanyak 5 kali dengan termometer. Berikut adalah hasil

percobaannya :

a. Suhu di atas permukaan tanah

Dalam pengukuran suhu di atas permukaan tanah diperoleh suhu awal sebesar

300C, pada sepuluh menit pertama suhu mengalami kenaikan menjadi 330C, pada

sepuluh menit kedua suhu mengalami kenaikan menjadi 340C, pada sepuluh menit

ketiga suhu mengalami kenaikan yang cukup besar menjadi 380C, pada sepuluh

menit ketiga suhu menjadi 390C dan pada sepuluh menit terakhir suhu mengalami

kenaikan menjadi 400C.

Dari hasil tersebut dapat terlihat bahwa suhu di atas permukaan tanah terus

mengalami kenaikan. Menurut literatur yang diperoleh praktikan, tanah merupakan

konduktor yang terbaik bila dibandingkan dengan air dan udara. Pada proses ini,

sebagian energi kinetik molekul benda/ medium yang bersuhu lebih tinggi

dipindahkan ke molekul benda bersuhu lebih rendah melalui tumbukan molekul-

molekul tersebut. Energi panas seolah-olah merambat melalui medium tersebut.

Jumlah aliran panas persatuan waktu dan luas tergantung dari sifat fisik medium

yang dicerminkan oleh konduktivitas panas medium tersebut.

Menurut literatur faktor-faktor yang mempengaruhi suhu dipermukaan tanah

adalah udara, tinggi rendahnya suatu tempat, semakin tinggi kedudukan suatu

tempat maka temperatur udara di tempat tersebut akan semakin rendah begitu juga

sebaliknya

b. Suhu di bawah permukaan tanah

Dalam pengukuran suhu di atas permukaan tanah diperoleh suhu awal sebesar

300C, pada sepuluh menit pertama suhu mengalami kenaikan menjadi 320C, pada

sepuluh menit kedua suhu mengalami kenaikan menjadi 350C, pada sepuluh menit

ketiga suhu mengalami kenaikan yang cukup besar menjadi 390C, pada sepuluh

menit ketiga suhu menjadi 420C dan pada sepuluh menit terakhir suhu mengalami

kenaikan menjadi 430C.

Dari hasil tersebut dapat terlihat bahwa suhu di atas permukaan tanah terus

mengalami kenaikan. Menurut literatur yang diperoleh praktikan, tanah

merupakan konduktor yang terbaik bila dibandingkan dengan air dan udara. Pada

proses ini, sebagian energi kinetik molekul benda/ medium yang bersuhu lebih

tinggi dipindahkan ke molekul benda bersuhu lebih rendah melalui tumbukan

molekul-molekul tersebut. Energi panas seolah-olah merambat melalui medium

tersebut. Jumlah aliran panas persatuan waktu dan luas tergantung dari sifat fisik

medium yang dicerminkan oleh konduktivitas panas medium tersebut.

Sehingga, berdasarkan literatur tersebut hasil percobaan yang telah dilakukan

telah sesuai. Menurut Baver, 1960 temperatur tanah utamanya sangat tergantung

oleh jumlah radiasi yang diterima dari matahari. Kuantitas dari panas yang

didapat dari permukaan bumi oleh konduksi dari bumi atau berasal dari unsur

kimia dan proses biologi yang kecil memberikan efek temperatur. Suhu tanah

bervariasi secara berkelanjutan. Di permukaan tanah, pada malam hari panas yang

telah hilang menghasilkan suhu yang menurun mencapai titik minimum dan

ketika ada matahari suhu tanah yang minimum tersebut meningkat. Dengan

bantuan sinar matahari, tanah memulai menyimpan energi yang kemudian

menghilang, disebabkan suhu meningkat. Proses tersebut akan terus berkelanjutan

hingga sore hari atau intensitas radiasi yang mengalami kemunduran disebabkan

karena jumlah energi yang diterima menurun hingga hilang sama sekali dari

permukaan tanah (Hausenbuiller,1982).

Dari kedua data suhu di atas dan di bawah permukaan tanah tersebut dapat

dibuat grafik sebagai berikut

Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa kenaikan suhu di bawah permukaan

tanah lebih besar dibandingkan kenaikan suhu di atas permukaan tanah. Hal

tersebut dikarenakan tanah cepat dalam menyerap panas namun lebih cepat pula

dalam melepas panas karena kapasitas penyimpanan panasnya terbatas. Sehingga

suhu akan disebarkan dalam tanah secara cepat yang menyebabkan kenaikan suhu

tanah atau di dalam permukaan tanah lebih besar.

2. Suhu pada air

a. Suhu di atas permukaan air

Dalam pengukuran suhu di atas permukaan air diperoleh suhu awal

sebesar 290C, pada sepuluh menit pertama suhu mengalami kenaikan menjadi

300C, pada sepuluh menit kedua suhu mengalami kenaikan menjadi 320C, pada

sepuluh menit ketiga suhu mengalami kenaikan yang cukup besar menjadi

350C, pada sepuluh menit ketiga suhu menjadi 350C dan pada sepuluh menit

terakhir suhu mengalami kenaikan menjadi 360C.

Dari data yang didapatkan praktikan suhu di atas permukaan air

cenderung mengalami kenaikan. Namun kenaikan suhunya tidak begitu

signifikan, hal ini telah sesuai dengan literature.

Partikel-partikel air mempunyai susunan yang kurang rapat, sehingga

sulit mengalami konduksi panas. Dengan kata lain dapat diketahui bahwa air

sulit menerima panas dan juga sulit melepaskan panas. Sehingga seharusnya

pada percobaan dapat dilihat bahwa setelah mengalami kenaikan suhu, udara di

sekitar air cenderung tetap dibandingkan di sekitar tanah. Hal ini dikarenakan

panas jenis air jauh lebih besar dari pada panas jenis zat lain. Oleh sebab itu

panas jenis air praktis konstan meliputi jangkauan temperatur yang lebar

(Tipler, 2004). Selain itu udara juga merupakan konduktor yang sangat buruk

bila dibandingkan dengan air dan tanah. Sehingga hal tersebut menyebabkan

suhu udara realtif konstan. Pada dasarnya proses konduksi hanya efektif untuk

pemanasan tanah dan tidak efektif untuk pemanasan udara. Di udara, proses

pemindahan panas secara konduksi terjadi pada lapisan udara yang sangat tipis

dekat permukaan (beberapa milimeter) dikenal dengan konduksi semu karena

tidak sepenuhnya merupakan proses pemindahan panas secara konduksi.

b. Suhu di bawah permukaan air

Dalam pengukuran suhu di bawah permukaan air diperoleh suhu awal sebesar

290C, pada sepuluh menit pertama suhu mengalami kenaikan menjadi 300C,

pada sepuluh menit kedua suhu mengalami kenaikan menjadi 300C, pada

sepuluh menit ketiga suhu mengalami kenaikan yang cukup besar menjadi

320C, pada sepuluh menit ketiga suhu menjadi 330C dan pada sepuluh menit

terakhir suhu mengalami kenaikan menjadi 330C.

Berdasarkan data yang diperoleh praktikan dapat dilihat bahwa

kenaikan suhu yang terjadi di bawah permukaan air lambat. Kenaikan pada

setiap menitnya tidak signifikan.

Menurut Effendi (2007 : 22) salah satu karakteristik air adalah

perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai

penyimpanan panas yang sangat baik. Perubahan suhu air yang lambat

mencegah terjadinya strees pada makhluk hidup karena adanya perubahan suhu

yang medadak dan memelihara suhu bumi agar sesuai bagi makhluk hidup.

Selain literatur di atas, disebutkan juga bahwa panas jenis air jauh lebih

besar dari pada panas jenis zat lain. Karena kapasitas panasnya yang sangat

besar, air adalah bahan yang baik sekali untuk menyimpan energi termis. Air

juga merupakan pendingin yang baik. Air dalam jumlah banyak, seperti danau

atau lautan, cenderung membuat variasi temperatur tidak berlebihan di

dekatnya karena air dapat menyerap atau melepas energi termis dalam jumlah

yang besar sementara mengalami perubahan temperatur sangat kecil (Tipler,

2004).

Pada air, partikel-partikelnya tersusun kurang rapat sehingga sulit mengalami

konduksi panas. Air memiliki indeks panas khusus yang tinggi. Ini berarti

bahwa air dapat menyerap banyak panas, sebelum air itu mulai menjadi panas.

Namun demikian, setelah menyerap panas, zat cair tidak lekas melepas panas.

Hal ini berkaitan dengan air yang memiliki ketegangan permukaan yang sangat

tinggi.

Bedasarkan data yang diperoleh antara suhu di atas dan di bawah permukaan

air dapat dibuat grafik hubungan sebagai berikut :

Dari grafik tersebut diketahui bahwa kenaikan suhu di atas permukaan

air lebih besar daripada kenaikan suhu di bawah permukaan air. hal tersebut

dikarenakan kapasitas panas air yang sangat besar, air adalah bahan yang baik

sekali untuk menyimpan energi termis. Air juga merupakan pendingin yang

baik. Air dalam jumlah banyak, seperti danau atau lautan, cenderung membuat

variasi temperatur tidak berlebihan di dekatnya karena air dapat menyerap atau

melepas energi termis dalam jumlah yang besar sementara mengalami

perubahan temperatur sangat kecil (Tipler, 2004).

Jadi suhu di atas permukaan air lebih cepat tinggi dikarenakan air akan

menyebarkan panas di lingkungan sekitar sehingga dalam menyimpan suhu

atau energinya dalam jumlah yang besar, hal ini mengakibatkan kenaikan suhu

di bawah permukaan air lambat..

Dari data-data perhitungan suhu di atas permukaan tanah dan air serta di

bawah permukaan tanah dan air dapat dibuat grafik sebagai berikut :

Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa kenaikan suhu lebih cepat terjadi

di bawah permukaan tanah, kemudian di atas permukaan air, di atas permukaan

air dan yang terkecil adalah di bawah permukaan air. Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kenaikan terbesar dan tercepat terjadi pada suhu tanah

dibandingkan pada suhu air.

Hal ini sesuai dengan literatur yang mengatakan bahwa air akan

mengalami kenaikan suhu yang relatif lambat dibandingkan tanah. Menurut

Effendi (2007 : 22-23 pada http://repository.usu.ac.id) salah satu karakteristik

air adalah perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat

sebagai penyimpanan panas yang sangat baik. Hal ini dikarenakan pada air,

partikel-partikelnya tersusun kurang rapat sehingga sulit mengalami konduksi

panas. Sehingga suhu akan naik dengan lambat.

Sedangkan menurut Tipler (2004), panas jenis air jauh lebih besar dari

pada panas jenis zat lain. Karena kapasitas panasnya yang sangat besar, air

adalah bahan yang baik untuk menyimpan energi termis. Air juga merupakan

pendingin yang baik. Air dalam jumlah banyak, seperti danau atau lautan,

cenderung membuat variasi temperatur tidak berlebihan di dekatnya karena air

dapat menyerap atau melepas energi termis dalam jumlah yang besar

sementara mengalami perubahan temperatur sangat kecil.

Dari uraian penjelasan di atas, penyebaran suhu di bumi ini bergantung pada

radiasi matahari yang sampai di bumi. Kemudian panas yang diterima

permukaan tanah atau air ditransfer ke dalam lapisan tanah atau air yang lebih

dalam melalui proses konduksi. Panas yang dijalarkan akan memerlukan

waktu. Semakin lama pemanasan permukaan tanah atau air maka semakin

dalam pula suhu permukaan akan terasa ke lapisan yang lebih dalam. Suhu

tanah atau suhu umumnya rata-rata lebih besar dari pada suhu di atmosfer

sekelilingnya. Hal ini disebabkan oleh penyimpanan panas di tanah atau di air

lebih lama daripada di udara.

Dari keadaan awal suhu udara hingga mulai dikenai panas, udara di sekitar

permukaan tanah dengan cepat mengalami kenaikan suhu saat terdapat sinar

matahari. Hal ini dikarenakan tanah merupakan zat padat. Zat padat memiliki

ciri partikel yang tersusun rapat sehingga ketika sinar matahari mengenainya,

sinar akan secara cepat mengalami konduksi sehingga menaikkan suhu udara

di sekitarnnya. Sedangkan pada air, partikel-partikelnya tersusun kurang rapat

sehingga sulit mengalami konduksi panas. Namun demikian, setelah menyerap

panas, zat cair tidak lekas melepas panas. Dengan kata lain, air sulit menerima

panas dan juga sulit melepaskan panas. Hal inilah yang menyebabkan air

sebagai penyimpan energi yang baik.

Adanya perbedaan suhu di tanah yang mewakili daratan dan air yang

mewakili lautan mengakibatkan terjadinya angin darat dan angin laut. Angin

laut terjadi pergerakan angina dari laut ke darat hal tersebut disebabkan karena

daratan lebih panas sehingga udara panas di darat diganti dengan udara dingin

dari laut sehingga terjadi alira udar dari laut ke darat. Angin laut terjadi pada

siang hari. Sedangkan pada angin darat terjadi pergerakan angin dari darat ke

laut. Hal tersebut dikarenakan daratan yang tidak terkena matahari menjadi

dingin , suhu daratan lebih kecil daripada lautan sehingga suhu panas dari laut

terdorong naik, tekanan udara diatas laut rendah sehingga udara dingin

mengalir ke laut. Angin darat terjadi pada malam hari.

Dari percobaan yang dilakukan praktikan, adanya kesesuaian antara

hipotesis praktikan dengan literatur, bahwa daratan tidak mempunyai kapasitas

yang sama seperti air dalam kemampuannya menyimpan panas. Akibatnya,

daratan akan lebih cepat bereaksi untuk menjadi panas ketika menerima radiasi

matahari daripada lautan. Sebaliknya, daratan akan lebih cepat pula menjadi

dingin daripada lautan pada waktu tidak ada insulation (pemanasan sinar

matahari yang diterima oleh permukaan bumi). Di daratan terdapat perbedaan

suhu yang cukup besar dibandingkan dengan yang terjadi di lautan.

Perpindahan panas juga terjadi antara udara dengan lautan atau daratan yang

ada dibawahnya akan dapat memberikan suatu kenaikan tekanan atmosfer pada

daerah-daerah di sekitarnya. Sehingga dari fenomena penggunaan bahan tanah

dan air dari percobaan ini, menunjukkan bahwa tanah memiliki kemampuan

menyerap panas lebih cepat, tetapi cepat pula dalam melepaskan panas.

Sedangkan air lebih sulit menerima panas dan lebih lambat dalam melepas

panas. Dengan kata lain, air memiliki sifat penyimpan panas yang lebih baik

dari tanah, namun memerlukan waktu yang lebih lama dalam menerima panas.

H. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

Bekerglas yang berisi tanah dengan perlakuan penempatan termometer di atas maupun

di bawah tanah akan mengalami kenaikan suhu yang lebih cepat dibandingkan dengan

bekerglass yang berisi air dengan perlakuan penempatan termometer berada di atas

maupun di bawah air. Sebab perambatan panas di tanah lebih cepat daripada

perambatan panas di air. Hal ini berkaitan dengan partikel-partikel penyusun tanah

yang lebih rapat dan teratur dibandingkan dengan partikel-partikel penyusun air yang

lebih renggang dan tidak teratur.

I. DAFTAR PUSTAKA

Baver, L.D., (1740). Soil Physics. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Cromer. (2001). Pemanasan Benda. Bandung: Cipta Karya.

Hausenbuiller, R.L., (1982). Soil Science. Lowa: Wm. C. Brown Company.

Sosrodorsono. (2006). Variasi Tanah. Bogor: Rineka Jaya.

Suhartini D, dkk. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: PT Macanan Jaya

Cemerlang.

Tipler. (2004). Suhu dan Kalor. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Tjasyono, Bayong. 2006. Meteorologi Indonesia I dan II : Karakteristik dan Sirkulasi

Atmosfer. Jakarta: Penerbit BMG.

Wishnubroto, S,S.S.L Aminah, dan Nitisapto, M. 1982. Asas-asas Meteorologi

Pertanian. Departemen Ilmu-ilmu Tanah. Fakultas Pertanian, UGM. Jakarta:

Yogyakarta, dan Ghalia Indonesia.

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28755/4/Chapter%20II.pdf. Diakses

pada tanggal 8 Oktober 2015 pukul 1 6 :00 WIB.

http://tekim.undip.ac.id/images/download/PERPINDAHAN_PANAS.pdf diunduh

pada 8 November 2015 pukul 17.00 WIB

JAWABAN PERTANYAAN

1. Wadah manakah yang suhunya naik lebih cepat? Mengapa?

Jawab : Tanah, karena tanah merupakan zat padat. Zat padat memiliki partikel

yang tersusun rapat sehingga ketika sinar matahari mengenainya, sinar akan secara

cepat mengalami konduksi sehingga menaikkan suhu udara di sekitarnnya.

Sedangkan pada air, partikel-partikelnya tersusun kurang rapat sehingga sulit

mengalami konduksi panas. Namun demikian, setelah menyerap panas, zat cair

tidak lekas melepas panas. Dengan kata lain, air sulit menerima panas dan juga sulit

melepaskan panas.

2. Bagaimana tanah dan air dapat mempengaruhi suhu udara di atasnya?

Jawab : Tanah mempengaruhi suhu udara di atasnya dengan cara melepaskan

energi yang dikandungnya setelah menyerap energi matahari dengan cepat sehingga

udara diatasnya tetap panas. Sedangkan pada air mempengaruhi suhu udara di

atasnya dengan cara menyimpan energi yang dikandungnya setelah menyerap

energi matahari dengan lambat. Sehingga udara di atas air akan konstan dan relatif

lama untuk melepaskan energi lagi.

3. Bagaimana permukaan tanah yang luas (daratan) mempengaruhi suhu udara di

bumi?

Jawab : Daratan tidak mempunyai kapasitas yang sama seperti air dalam

kemampuannya menyimpan panas. Akibatnya, daratan akan lebih cepat bereaksi

untuk menjadi panas ketika menerima radiasi matahari daripada lautan. Jadi,

semakin luas daratan tersebut maka akan semakin banyak pula radiasi sinar dari

sinar matahari yang diserap atau lebih mudah menyerap panas. Tanah yang

mempunyai tekstur kasar dan berwarna hitam/gelap membuat penyerapan panas

dari sinar matahari akan berjalan dengan baik. Dengan tekstur dan warna yang

seperti itu, membuat tanah mampu dengan cepat menyerap panas dan juga mampu

dengan cepat melepakannya lagi. Sebaliknya, daratan akan lebih cepat menjadi

dingin dari pada lautan pada waktu tidak ada insulation (pemanasan sinar matahari

yang diterima oleh permukaan bumi). Akibatnya, di daratan terdapat perbedaan

suhu yang amat besar dibandingkan dengan yang terjadi di lautan. Perpindahan

panas juga terjadi antara udara dengan lautan atau tanah yang ada dibawahnya akan

dapat memberikan suatu kenaikan tekanan atmosfer pada daerah-daerah di

sekitarnya.

4. Bagaimana permukaan air yang luas mempengaruhi suhu udara di bumi?

Jawab : Lautan mempunyai luas dan kapasitas panas lebih besar dari pada daratan,

sehingga meskipun daratan merupakan penyimpanan panas yang lebih buruk tetapi

karena udara bercampur secara dinamis, maka pengaruh permukaan lautan secara

vertikal akan lebih dominan. Akibatnya suhu akan turun menurut ketinggian baik di

atas daratan maupun lautan. Radiasi sinar matahari yang dipancarkan akan masuk

ke dalam lautan, kemudian air laut akan menyerap panas dan menguap. Sehingga,

semakin luas permukaan lautan maka semakin cepat pula penguapan terjadi, maka

menyebabkan suhu udara naik. Semakin naik penguapan air hingga menuju tempat

tertinggi, akan merubah uap air menjadi titik-titik hujan. Titik-titk tersebut akan

turun pada daerah yang beriklim dingin singga turun hujan yang menyebabkan suhu

udara mejadi dingin.

LAMPIRAN