SUHU UDARA

1. SUHU UDARA

6. 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)

7. Satuan Suhu • Celcius = 0 – 100 oC • Fahrenheit = 32 – 212 oF • REamur = 0 – 80 oR • Kelvin = 0 – 273 K x oC = (9/5 x + 32) oF = (4/5 x) oR = (x + 273) K

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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.

12. 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

13. Radiasi F = εσ 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.

14. 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

15. 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

16. 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.

17. 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)

18. 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.