III. SUHU SUHU

SUHU UDARA 2. MEKANISME TERJADINYA PERUBAHAN SUHU DAN PANAS 1. PENGERTIAN 3. PROSES PEMINDAHAN PANAS DI PERMUKAAN BUMI SUHU UDARA 6. SUHU TANAH 5. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VARIASI SUHU 4. PENYEBARAN SUHU MENURUT RUANG DAN WAKTU

SUHU Ukuran energi kinetik yang dihasilkan oleh adanya aktifitas pergerakan molekul yang dikandung oleh suatu benda - oC/oF/oK Panas Jumlah total dari energi kinetik yang dihasilkan oleh adanya aktifitas pergerakan molekul yang dikandung oleh suatu benda cal/watt m-2/joule

2. MEKANISME TERJADINYA PERUBAHAN SUHU DAN PANAS  RM  Radiasi   Molekul permukaan aktif ENERGI MEKANIK Permukaan     ENERGI GESEKAN panas suhu ENERGI KINETIK

KALORI Jadi panas adalah energi total dari pergeseran molekul suatu benda, semakin besar pergerakan suatu benda, maka semakin panas benda tersebut. KALORI 1 Kalori adalah kalor/panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g air dari 14,5oC menjadi 15,5oC Kalor adalah energi yang dipindahkan akibat adanya perbedaan suhu, sedang energi adalah energi suhunya

T1 T2 kalor T1 >>> T2 1 kal = 4,186 J = 3,968 x 10-3 Btu 1 J = 0,2389 kal = 9,478 x 10-4 Btu 1 Btu = 1055 J = 252,0 kal Panas yang dikandung oleh suatu benda sangat dipengaruhi oleh : (1). aktivitas molekul rata2 (suhu),(2) Massa dan 3. Susunan Suhu mempengaruhi jumlah panas/kandungan panas Panas yang diperlukan oleh berbagai benda untuk menaikan suhunya tergantung pada panas jenis benda. Panas jenis: jumlah panas (kalori) yg diperlukan untuk meningkatkan suhu sebesar 1oC oleh suatu benda seberat 1 g

Nilai panas jenis dari beberapa bahan ( Anonimous, 2011) Jenis bahan Panas jenis (Cal/g Co) Air 1,00 kuningan 0,092 Udara 0,24 kayu 0,41 Tanah 0,20 Gelas 0,200 Uap air 0,50 Es (-5oC) Alumunium 0,215 Alkohol 0,58 Tembaga 0,0924 Air raksa 0,033 Emas 0,0308 Silikon 0,056 Besi 0,107 Perak

PROSES PEMANASAN UDARA LANGSUNG TIDAK LANGSUNG KONDUKSI KONVEKSI ADVEKSI TURBULENSI PROSES ABSORBSI PROSES REFLEKSI PROSES DIFUSI

PROSES PEMANASAN UDARA SECARA LANGSUNG  PROSES ABSORBSI : Proses penyerapan radiasi matahari seperti sinar gama, sinar X dan sinar UV oleh molekul oksigen, nitrogen, ozon, hidrogen dan debu (aerosol) PROSES REFLEKSI : Proses pemantulan kembali panas yang telah diserap oleh udara ke angkasa melalui butir-butir air, awan dan partikel-partikel lain di atmosfer PROSES DIFUSI : Sinar matahari mengalami difusi berupa gelombang pendek biru dan lembayung ke segala arah. Proses inilah yang menyebabkan langit berwarna biru.

PROSES PEMANASAN UDARA SECARA TIDAK LANGSUNG 1. KONDUKSI : penerimaan/pemberian panas oleh matahari pada lapisan udara bagian bawah, kemudian lapisan udara tersebut mengalirkan panas ke lapisan udara di atasnya

2. KONVEKSI : penerimaan/pengaliran panas 2. KONVEKSI : penerimaan/pengaliran panas oleh gerak udara vertikal ke atas

3. ADVEKSI : pemberian/pengaliran panas oleh gerak udara secara horisontal (mendatar)

4. TURBULENSI : pemberian panas oleh gerak udara yang tidak teratur dan berputar-putar

3. PROSES PEMINDAHAN PANAS DI PERMUKAAN BUMI PERPINDAHAN PANAS TERJADI DARI TEMPAT/BENDA YANG MEMPUNYAI TINGKAT ENERGI LEBIH TINGGI KE TINGKAT YANG LEBIH RENDAH KONDUKSI KONVEKSI RADIASI

KONDUKSI  PROSES PERPINDAHAN PANAS DENGAN MEMERLUKAN MEDIUM PADAT- TANAH  KONDUKTIVITAS/DAYA HANTAR PANAS  ADALAH JUMLAH PANAS YANG DIRAMBATKAN PER SATUAN WAKTU DAN LUAS Udara merupakan konduktor terburuk Tanah merupakan konduktor terbaik

 H = -p Cp/ra dt/dz Konveksi PROSES PERPINDAHAN PANAS DARI SUATU MEDIUM KE UDARA ATAU SEBALIKNYA PADA FLUIDA H = -p Cp/ra dt/dz H : aliran panas dari permukaan ke atmosfer atau sebaliknya P : kerapatan udara kering (kg m-3) Cp : panas jenis udara pada tekanan tetap Ra : tahanan aerodinamik (menit m-2) Dt/dz : gradien suhu secara vertikal ( Kelvin m-1)

 Radiasi Hukum Stefan – Boltzman PROSES PERAMBATAN PANAS DALAM BENTUK GELOMBANG ELEKTROMAGNITIK TANPA MEDIUM PERAMBATAN Hukum Stefan – Boltzman

Arah aliran panas (konveksi) Panas dipindahkan melalui udara yang bergerak /mengembang ke atas Radiasi matahari datang sebagai sumber energi di permukaan tanah Dalam tanah, panas merambat dari suhu tinggi (permukaan) ke suhu rendah (lapisan bawah) Tanah Arah aliran panas (konduksi) Diagram pemindahan panas secara konveksi, konduksi dan radiasi (Handoko, 1994)

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VARIASI SUHU 1. FAKTOR PERMUKAAN SIFAT PERMUKAAN B. WARNA PERMUKAAN C. STRUKTUR PERMUKAAN- vegetasi, terbuka FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VARIASI SUHU FAKTOR LINGKUNGAN RADIASI MATAHARI KETINGGIAN TEMPAT KELEMBABAN UDARA ANGIN

1. FAKTOR PERMUKAAN : SIFAT PERMUKAAN LAUTAN DARATAN Molekulnya tidak mudah bergerak Proses perambatannya berlangsung lambat Fluktuasi suhunya lebih tinggi dibandingkan di atas air laut Molekulnya selalu dinamis Proses perambatan panas berlangsung cepat Fluktuasi suhunya relatif kecil dibandingkan di atas daratan

WARNA PERMUKAAN TERANG GELAP Kemampuan menyerap radiasi matahari lebih rendah Energi yang tersimpan juga rendah Suhu permukaan juga rendah Kemampuan menyerap radiasi matahari lebih besar Energi yang tersimpan juga banyak Suhu permukaan cenderung tinggi

FAKTOR LINGKUNGAN : RADIASI MATAHARI 1.LETAK LINTANG LINTANG RENDAH LINTANG MENENGAH LINTANG TINGGI MENERIMA RADIASI MATAHARI LEBIH TINGGI SUHU YANG TERJADI JUGA TINGGI MENERIMA RADIASI MATAHARI LEBIH rendah SUHU YANG TERJADI RENDAH 2. LAMA PENYINARAN

LAPSE RATE SUHU/ gradien suhu vertikal B. KETINGGIAN TEMPAT LAPSE RATE SUHU/ gradien suhu vertikal dt/dz = - 6,1oC /1000 m atau 0,6oC/100 m. Pada udara kering sebesar 1oC. Tz1 = ( Tzo – z1/6,1)oC = (26,3 – z1/6,1)oC Tz1 : Suhu rata-rata tahunan (oC) Z1 : Ketinggian tempat dalam km

      Lautan Daratan C. KELEMBABAN UDARA kondensasi Awan Hujan Penguapan  kondensasi Daratan  Penguapan    1 g air 1 g uap 540- 590 kal RH tinggi T rendah Lautan

RH (%) = 100 ea/es, bila RH = 100% -> ea = es es = 6,1078 e (17,239T/(T+237,3) ea : tekanan uap aktual, es : tekanan uap jenuh Bila suhu udara tinggi, maka es meningkat dan RH lebih kecil Bila suhu udara rendah, es rendah dan RH semakin lebih besar

Lintang rendah ( Equator) D. ANGIN T << T >> P<< P>> T >> T << RH << Uap air RH >> RH >> RH << Lintang rendah ( Equator) Lintang tinggi ( Subtropis)

MACAM –MACAM SUHU 1. SUHU MINIMUM 2.SUHU MAKSIMUM 3. SUHU OPTIMUM Batas suhu terendah dimana tanaman masih mampu hidup, walaupun tidak terjadi penambahan aktivitas Batas suhu tertinggi dimana tanaman masih mampu hidup, walaupun tidak terjadi penambahan aktivitas Suhu yang paling ideal dimana organisme hidup akan mampu menjalankan aktivitas hidupnya secara maksimal Kisaran antara suhu maksimu dengan suhu minimum SUHU KARDINAL

(+) (-) Tminimum Aktivitas Aklimatisasi : penyesuaian diri tumbuhan dengan kondisi iklim setempat yang berbeda dengan kondisi iklim asalnya (+) Tminimum Topt Tmaks. T kardinal (-) Bila T kardinal luas, maka tanaman mempunyai toleransi terhadap suhu relatif luas Bila T kardinal rendah, maka tanaman mempunyai toleransi terhadap suhu relatif rendah

Batas-batas suhu kardinal beberapa tanaman (Nasir, 1999) Jenis tanaman Suhu lingkungan (oC) Minimum (dorman) Kisaran Optimum Maksimum Apel (Malus silvestris) Bit gula ( Beta vulgaris) Kentang (Solanum tuberosum) Anggur ( Vitis vinifera) Gandum ( Triticum aestivum) Wortel ( Daucus carota) Kubis ( Brasica oleraceae) Asparagus Shorgum (Sorahum vulgare) Pisang (Musa spp) Tomat (Solanum esqulentum) Semangka (Cucumis spp) Melon ( Cucumis melo) Kapas ( Gossypium hirsutum) Tembakau (Nicotiana tabacum) Tebu ( Saccharrum officcinarum) Padi (Oryza sativa) -18 -7 -2 2 5 10 14 15 18 11-20 18-22 15-20 20-25 7-24 10-16 24-30 26-29 25-30 18-24 22-30 25-27 20-30 24 30 26 35 25 44 37 40 -

Alat pengukur suhu : thermometer Konversi dari masing-masing derajat : toF = {(t-32) x 4/9}oR = {(t-32) x 5/9 + 273}oK = { (t-32) x 5/9}oC 2. toR = {9/4(t + 32) } oF = 5/4 toC = (5/4 t + 273)oK 3. toC = {(9/5t )+ 32 }oF = 4/5toR = (t=273)oK 4. toK = {9/5 (t-273)+ 32}oF = 4/5 (t-273)oR = (t-273)oC

PENYEBARAN SUHU DI PERMUKAAN BUMI Secara umum suhu di permukaan bumi menurun dengan bertambahnya lintang seperti pada penurunan suhu menurut ketinggian Penyebaran suhu menurut letak lintang sumber energi berasal dari daerah tropic yang merupakan penerima energi radiasi surya terbanyak. Sebagian dari energi tersebut dipindahkan ke lintang yang lebih tinggi untuk menjaga keseimbangan energi secara global. Variasi suhu menurut tempat juga dipengaruhi oleh kondisi daerah seperti daratan dan lautan serta keadaan unsur iklim lainnya seperti perawanan. Variasi suhu menurut ruang tidak dapat dipisahkan dengan waktu. Sebagai contoh daerah daratan (benua) akan mempunyai suhu jauh lebih rendah dari daerah kepulauan pada musim dingin (winter) dan lebih tinggi pada musim panas (summer).

PENYEBARAN SUHU DIURNAL DAN HARIAN Di daerah tropik , fluktuasi suhu rata-rata harian relative konstan sepanjang tahun sedangkan fluktuasi suhu diurnal (perbedaan antara siang dan malam) lebih besar daripada fluktuasi suhu rata-rata harian. di daerah lintang tinggi seperti di negara-negara Eropa, fluktuasi suhu rata-rata harian jauh lebih besar daripada fluktuasi diurnal. Hal ini disebabkan perbedaan suhu rata-rata harian antara musim summer dan winter sangat tinggi yang pada daerah tropic tidak nyata. Di daerah temperate (sub tropic) suhu harian pada musim winter sangat rendah yang bila dikaitkan dengan pertanian dapat membatasi pertumbungan tanaman. Oleh sebab itu disamping radiasi surya, suhu merupakan faktor pembatas utama bagi usaha budidaya pertanian di daerah temperate. Akibatnya dengan adanya faktor-faktor pembatas tersebut, musim tanam dilakukan pada musim summer.

suhu maksimum tercapai setelah radiasi maksimum yaitu kira-kira pukul dua siang hari waktu setempat. Hal ini disebabkan radiasi datang (radiasi surya) masih lebih besar dari radiasi keluar (radiasi pantulan dan bumi) sebelum suhu maksimum tersebut tercapai, meskipun radiasi maksimum terjadi sekitar pukul 12.00 waktu setempat. Keterlambatan waktu (sekitar 2 jam) ini disebut time lag. Setelah suhu maksimum tercapai, radiasi keluar akan lebih besar dari radiasi datang sehingga suhu akan menurun terus sampai tercapainya suhu minimum pada pagi hari (sekitar pukul empat pagi waktu setempat). Setelah itu radiasi datang akan lebih besar kembali dan proses tersebut akan terulang kembali.

Di daerah temperate, fluktuasi suhu diurnal tidak hanya ditentukan oleh radiasi datang dan keluar tetapi ditentukan juga oleh pergerakan massa udara panas dan dingin (front panas dan front dingin) yang melewati daerah tersebut Pengaruh front ini sangat nyata khususnya pada musim winter. Front adalah bagian terdepan dari massa udara yang bergerak yang dapat dibedakan atau dicirikan dari udara lingkungannya Front panas berasal dari daerah tropic dan front dingin dari kutub. Keduanya bertemu di daerah temperate dan mempengaruhi keadaan cuaca serta sifat-sifat iklim di daerah tersebut.

Terjadinya musim panas dan dingin di daerah temperate berkaitan dengan peredaran surya terhadap letak lintang. Pada bulan-bulan Juni, Juli dan Agustus belahan bumi utara mengalami musim panas dan sebaliknya belahan selatan mengalami musim winter Tercapainya suhu rata-rata harian maksimum (musim panas) atau minimum (musim dingin) tidak terjadi pada saat surya berada terjauh dari equator (lintang 23.5O) melainkan terjadi time lag sekitar satu sampai dua bulan. http://republikguru.blogspot.com/2010/06/makalah-radiasi.html Minggu, 18 April 2010

Penyebaran suhu di permukaan bumi Penyebaran suhu menurut letak lintang, sumber energi utama berasal dari daerah tropika (30o LU – 30o LS) yang merupakan penerima energi radiasi surya terbanyak Sebagian energi tersebut dipindahkan ke daerah lintang tinggi untuk menjaga keseimbangan energi secara global melalui sirkulasi udara

SELAMAT BELAJAR