Sifat Fisis Atmosfer, Uap Air dan Laju Penurunan Suhu Udara di Atmosfer

Climate4life - Sifat fisis atmosfer, uap Air dan laju penurunan suhu udara di atmosfer merupakan konsep dasar terbentuknya cuaca yang dalam jangka panjang dan pada area yang luas akan membentuk pola iklim.  Ulasan sifat fisis atmosfer, uap Air dan laju penurunan suhu udara di atmosfer ini terbagi menjadi beberapa bagian yaitu :
  • Persamaan Gas di Atmosfer
  • Perilaku Uap Air di Atmosfer
  • Laju Penurunan Suhu Udara di Atmosfer

Persamaan Gas di Atmosfer

Atmosfer merupakan tempat dimana fenomena dan sistem cuaca terjadi. Atmosfer tersusun dari lapisan gas atau campuran gas yang menyelimuti bumi dengan ketebalan sekitar 1000 km dan terikat pada bumi oleh gaya gravitasi. Di antara campuran gas tersebut terdapat uap air, sedang campuran gas tanpa uap air dinamakan udara kering (Prawirowardoyo, 1996). 

Struktur Vertikal Atmosfer, sumber : Ahrens


Dalam mempelajari sifat fisis atmosfer, walaupun atmosfer merupakan campuran gas, diasumsikan bahwa campuran tersebut berlaku seakan-akan merupakan gas tunggal (Hariadi, 2005). Dengan demikian sifat fisis atmosfer dapat didekati dengan persamaan gas ideal (Pawitan, 1989).
dimana p adalah tekanan, V adalah Volume, n adalah jumlah mol, R* adalah tetapan gas universal dan T adalah suhu mutlak (Sears dan Zemansky, 1983).

Pawitan (1989) menerangkan bahwa dalam ilmu atmosfer, persamaan (1) lebih sering dinyatakan dalam bentuk intensif, yaitu persamaan yang tidak bergantung massa. Untuk itu variabel R*, V dan n diubah ke dalam bentuk spesifik. Maka persamaan tersebut menjadi : 
atau,
dimana ρ menyatakan massa jenis, v adalah volume spesifik dan R adalah tetapan gas spesifik. Persamaan di atas menggambarkan hubungan suhu, tekanan, volume dan kerapatan udara pada atmosfer bumi (Neiburger, et. al., 1995), yang dapat dijabarkan sebagai berikut :
  • Pada suhu tetap, kerapatan gas sebanding dengan tekanan, volume berbanding terbalik dengan tekanan.
  • Pada volume tetap, tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.
  • Pada tekanan tetap, volume gas gas sebanding dengan suhu mutlaknya.

Perilaku Uap Air di Atmosfer

Uap air di atmosfer secara pendekatan juga mempunyai perilaku seperti gas ideal (Tjasyono, 2001). Persamaan keadaannya adalah :
dimana :
  • e     = tekanan uap,  
  • ρ= densitas uap, 
  • Rv = Tetapan gas spesifik untuk uap air.

Pada saat uap air telah jenuh, maka besarnya tekanan uap mengikuti persamaan :
dimana :
  • es = tekanan uap jenuh, 
  • A = 2,53 . 10^8 kPa, 
  • B = 5,42 . 10^3 K.

Dari persamaan di atas terlihat bahwa tekanan uap air pada saat jenuh hanya bergantung pada satu variabel saja yaitu suhu. Tekanan uap air jenuh tidak menyatakan banyaknya uap air di udara tetapi menyatakan jumlah maksimum uap yang dapat ditampung (Aguado dan Burt, 1996).

Menurut Prawirowardoyo (1996) uap air memegang peranan penting dalam meteorologi karena : 

- Sumber dari semua bentuk kondensasi (pengembunan) dan presipitasi (curahan).
- Mempengaruhi suhu karena mampu menyerap radiasi.
- Mengandung panas laten.
- Mempengaruhi evaporasi (penguapan) dan evapotranspirasi.
- Dapat berubah fasa menjadi cair atau padat. Hal yang berbeda dengan gas lain di atmosfer.
- Mempengaruhi kestabilan atmosfer melalui pemanasan dan pendinginan adiabatik.

Jumlah uap air di atmosfer disebut kelembaban, yang dapat dinyatakan dengan beberapa cara yaitu :
  • Kelembaban mutlak atau juga densitas uap (v)
  • Mixing ratio (r) atau perbandingan campuran antara massa uap air (Mv) dan massa udara kering (Md)

  • Kelembaban Nisbi (RH), menyatakan perbandingan tekanan uap air (e) dan tekanan uap air jenuh (es) pada suhu yang sama
  • Kelembaban Spesifik (q), menyatakan perbandingan massa uap air (Mv) dan massa udara lembab (M)
  • Suhu titik embun atau dew point (Td), didefinisikan sebagai suhu dimana udara basah menjadi jenuh jika didinginkan pada tekanan konstan, tanpa ada penambahan dan pengurangan uap air.

Laju Penurunan Suhu Udara di Atmosfer

Pada postingan Mengapa setiap naik 100 m suhu udara turun 1 derajat celcius kita tahu suatu paket udara kering yang bergerak vertikal, suhunya kan turun 1 setiap kenaikan 100 m. Pada kenyataannya suatu paket di atmosfer yang bergerak akan mengandung uap air, sehingga sistem yang terbentuk akan terdiri dari udara kering, uap air dan air. Sistem ini sangat penting dalam meteorologi guna menjelaskan pembentukan kabut dan awan, penguapan butiran air dan sejumlah gejala atmosfer lainnya (Pawitan, 1989). 

Menurut Prawirowardoyo (1996), suatu paket udara yang mengandung uap air jika bergerak ke atas maka dengan proses adiabatik menyebabkan suhunya turun. Dengan turunnya suhu paket maka kelembaban nisbinya (RH) akan bertambah, sehingga pada suatu saat uap air di dalam paket tersebut menjadi jenuh dan setelah itu terjadilah pengembunan. Selama belum tercapai pengembunan, penurunan suhu paket mengikuti laju adiabatik kering yaitu sebesar 1 /100 m. Pada saat terjadi pengembunan, maka akan ada pelepasan panas laten.

Panas laten adalah energi panas yang dilepas atau diserap ketika suatu zat berubah fasa, misalnya dari padat ke cair atau dari uap ke cair (Neiburger, et. al., 1995). Adanya panas laten tersebut akan menghalangi pendinginan adiabatik sehingga laju penurunan suhu terhadap ketinggian tidak lagi sama dengan laju penurunan adiabatik kering, tetapi lebih kecil. Laju penurunan suhu ini disebut laju penurunan adiabatik jenuh ().


Besarnya laju penurunan adiabatik basah menurut Pawitan (1989), mengikuti persamaan :
dimana 
Rd = Tetapan gas spesifik untuk udara kering, 
Rv = Tetapan gas spesifik untuk uap air, 
rs = mixing ratio jenuh, 
l = panas laten.

Secara umum besar adalah 0,5 /100 m, walaupun sebenarnya sangat bergantung pada suhu dan ketinggian. Jika rs mendekati 0, makayang berarti seluruh uap air telah habis diembunkan. Dengan tercapainya keadaan ini, paket udara menjadi kering. Setelah itu, pergerakan naik paket tersebut mengikuti laju penurunan adiabatik kering kembali.

Demikan sobat, artikel Sifat Fisis Atmosfer, Uap Air dan Laju Penurunan Suhu Udara di Atmosfer. Semoga bermanfaat.


REFERENSI :
  • Ahrens. "Essential of Meteorolgy"
  • Pawitan, H., 1989, Termodinamika Atmosfer, Pusat Antar Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor.
  • Prawirowardoyo, S., 1996, Meteorologi, Penerbit ITB, Bandung.
  • Neiburger, M., Edinger, J.G., Bonner, W.D., 1995, Memahami Lingkungan Atmosfer Kita, Edisi kedua, Penerbit ITB, Bandung.
  • Sears, F, W., Zemansky, M, W., 1983, Fisika Untuk Universitas 1, Mekanika, Panas dan Bunyi, Bina Cipta, Bandun
  • Aguado, E. dan  J.E. Burt, 2001. Understanding Weather n Climate. 2nd ed. Prentice-Hal Inc. New Jersey

Subscribe to receive free email updates:

0 Response to " Sifat Fisis Atmosfer, Uap Air dan Laju Penurunan Suhu Udara di Atmosfer "

Posting Komentar

Terima kasih