SUHU

Ni’matut Tamimah, M.Sc

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.