Buku Digital: Termodinamika Atmosfer

Buka gambar fitur

Termodinamika Atmosfer: Menyelami Fisika Pada Proses di Atmosfer

Daftar Isi

1. Hukum Tentang Gas

2. Persamaan Hidrostatik

3. Hukum Pertama Termodinamika - Panas dan Kerja Sistem

4. Proses Adiabatik

5. Uap Air dalam Udara

6. Stabilitas Statis

7. Hukum Kedua Termodinamika

Referensi:

Diterjemahkan dan dikembangkan dari: Atmospheric Thermodynamics, Jeremy A. Gibbs, https://gibbs.science/ teaching/efd/handouts /wallace_hobbs_ch3.pdf.

Pengantar

Termodinamika Atmosfer

Termodinamika didefinisikan sebagai studi tentang keadaan keseimbangan suatu sistem yang telah mengalami transformasi energi tertentu. Lebih spesifik, termodinamika berkaitan dengan transformasi panas menjadi kerja mekanik dan kerja mekanik menjadi panas.

Termodinamika atmosfer berkaitan dengan setiap proses atmosfer, mulai dari sirkulasi umum skala besar hingga transfer panas radiasi, sensibel, dan laten lokal antara permukaan dan atmosfer, serta proses mikrofisika yang menghasilkan awan dan aerosol.

Teori Kinetik Gas

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi Bumi. Sumber dasar gerakannya adalah radiasi matahari yang masuk, yang mendorong sirkulasi umum.

Untuk mulai memahami dinamika atmosfer, kita harus terlebih dahulu mengerti cara perilaku gas, terutama ketika panas ditambahkan atau dihilangkan. Oleh karena itu, kita mulai dengan mempelajari termodinamika dan aplikasinya dalam konteks atmosfer sederhana.

Pada dasarnya, gas adalah kumpulan molekul. Kita mungkin mempertimbangkan dinamika setiap molekul, dan interaksi antara molekul, dan menyimpulkan sifat-sifat gas dari analisis dinamis langsung. 

Namun, mengingat jumlah molekul yang sangat besar dalam, katakanlah, satu kilogram gas, dan kompleksitas interaksi antar molekul, analisis semacam itu benar-benar tidak praktis. Oleh karena itu, kita beralih ke pendekatan statistik, dan mempertimbangkan perilaku rata-rata gas. 

Ini adalah pendekatan yang disebut teori kinetik gas. Hukum yang mengatur perilaku massal berada di inti termodinamika. Kita tidak akan mempertimbangkan teori kinetik secara eksplisit, tetapi akan mengambil prinsip-prinsip termodinamika sebagai titik awal kita.