/
PANAS  Pertemuan ke-4  Oleh : Sonni Setiawan PANAS  Pertemuan ke-4  Oleh : Sonni Setiawan

PANAS Pertemuan ke-4 Oleh : Sonni Setiawan - PowerPoint Presentation

debby-jeon
debby-jeon . @debby-jeon
Follow
362 views
Uploaded On 2018-11-14

PANAS Pertemuan ke-4 Oleh : Sonni Setiawan - PPT Presentation

12102011 1 Pengantar Energi didefinsikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha Energi memiliki bentuknya energi kinetik energi potensial energi listrik panas nuklir dan lain sebagainya ID: 729053

udara panas parsel 2011 panas udara 2011 parsel fluks yang temperatur dan dalam adalah tersebut dari volume energi ini air elemen atau

Share:

Link:

Embed:

Download Presentation from below link

Download Presentation The PPT/PDF document "PANAS Pertemuan ke-4 Oleh : Sonni Seti..." is the property of its rightful owner. Permission is granted to download and print the materials on this web site for personal, non-commercial use only, and to display it on your personal computer provided you do not modify the materials and that you retain all copyright notices contained in the materials. By downloading content from our website, you accept the terms of this agreement.


Presentation Transcript

Slide1

PANAS

Pertemuan ke-4 Oleh : Sonni Setiawan

12/10/2011

1Slide2

Pengantar

Energi didefinsikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.

Energi memiliki bentuknya : energi kinetik, energi potensial, energi listrik, panas, nuklir dan lain sebagainya.

Dalam meteorologi, bentuk energi yang akan dikaji adalah panas. Mengapa ????

12/10/2011

2Slide3

Kekekalan energi mengatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, akan tetapi bentuk dari energi tersebut dapat diubah.

Hukum kekekalan energi dinyatakan oleh Hukum I Termodinamika yang meliputi semua bentuk energi untuk keseimbangan neraca panas.

Dalam studi neraca panas ini, kita akan menggunakan dua kerangka kerja : Lagrangian dan Eulerian.

12/10/2011

3Slide4

Kerangka kerja Langrangian

Kita mengkaji neraca panas dengan mengikuti gerak parsel udara ketika parsel udara tersebut bergerak mengikuti aliran udara di atmosfer.

Kerangka kerja ini bermanfaat dalam menentukan temperatur udara yang naik atau turun secara vertikal dan pembentukan awan-awan, dan lain sebagainya

12/10/2011

4Slide5

Kerangka kerja Eulerian

Kita mengkaji neraca panas pada sebuah volume elemen udara yang diam relatif dalam ruang.

Tinjauan ini sangat bermanfaat untuk peramalan variabel atmosferik pada waktu mendatang pada setiap lokasi.

Dalam metode Eulerian, maka kita harus meninjau transport energi yang ke atau dari volume elemen udara tersebut. Transport energi ini bisa melalui : konduksi, konveksi-adveksi, turbulen, dan radiasi

12/10/2011

5Slide6

1. Panas Sensible

dan Panas Laten

12/10/2011

6Slide7

1.1. Panas Sensible

Panas yang dapat dirasakan secara langsung oleh manusia

Panas ini merupakan bagian dari panas total (QH ) yang dihubungkan dengan perubahan temperatur (

T)

:

Dimana : q

H

: panas sensibel persatuan massa (J/kg)

C

p

: panas spesifik pada tekanan konstan (J/(kg.K))

12/10/2011

7Slide8

Soal-1

Berapa banyakah panas sensibel yang diperlukan untuk menghangatkan 2 kg udara kering sehingga suhunya naik sebesar 5

0 C ?

12/10/2011

8Slide9

1.2. Panas Latent

Merupakan panas tersembunyi yang terdapat dalam suatu zat dan akan mengalir jika zat tersebut mengalami perubahan fasa.

Es air

uap air

Karena kehadiran uap air dalam studi meteorologi merupakan hal yang penting, maka panas laten yang akan dikaji adalah panas laten dari substansi air.

12/10/2011

9Slide10

Kehadiran uap air dan air dalam sebuah parsel udara atau elemen volume udara dapat mengubah temperatur parsel udara atau elemen volume udara tersebut jika terjadi perubahan fasa dari air atau uap air meskipun tidak ada transfer panas antara parsel udara atau elemen volume udara dengan lingkungan disekitarnya.

Jumlah panas yang mengalir (QE

) persatuan massa udara (mudara) ketika terjadi perubahan fasa air adalah

12/10/2011

10Slide11

Soal-2

Berapakah panas laten yang dilepaskan ketika 2 kg uap air mengkondensasi menjadi air?

12/10/2011

11Slide12

2. Neraca Panas Lagrangian

12/10/2011

12Slide13

2.1. Hukum I Termodinamika

Hukum ini menyatakan bahwa perubahan temperatur parsel udara dapat disebabkan karena adanya teransfer panas Q

H antara parsel udara dengan lingkungan disekitarnya, dan kerja yang dilakukan pada atau oleh parsel udara tersebut.

12/10/2011

13Slide14

Hukum ini dapat dikombinasikan dengan persamaan hidrostatik menghasilkan perubahan temperatur parsel udara ketika parsel udara tersebut bergerak naik atau turun

Berdasarkan persamaan ini, maka temperatur parsel udara tidak berubah jika tidak ada transfer panas antara parsel dengan lingkungannya dan parsel tidak bergerak vertikal.

12/10/2011

14Slide15

Suku

menyatakan perubahan temperatur parsel udara akibat parsel tersebut bergerak vertikal.

Mengapa harus gerak vertikal???

12/10/2011

15Slide16

Suku

menyatakan adanya transfer panas antara parsel dengan lingkungan yang dapat disebabkan

karena : Pemanasan radiatif

Panas laten

Disipasi energi turbulen

Panas reaksi kimia

12/10/2011

16Slide17

Soal-3

Berapakah

perubahan temperatur dari 10 kg parsel udara ketika dipanaskan pada laju 100 Watt selama 10 menit? Diketahui mixing rasio uap-air r = 0,01 dan parsel udara dalam keadaan stasioner

12/10/2011

17Slide18

2.2. Lapse rate

Didefinisikan sebagai

laju penurunan temperatur udara terhadap ketinggian

Lapse rate ada 2, yaitu

1. lapse rate lingkungan (ELR)

2. lapse-rate proses

Proses fisis yang biasanya digambarkan dalam studi meteorologi adalah proses adiabatik, sehingga lapse-rate-nya disebut lapse-rate adiabatik

12/10/2011

18Slide19

Untuk udara kering

, maka laju perubahan temperatur terhadap ketinggian adalah

12/10/2011

19Slide20

Soal-4

Andaikan bahwa parsel udara kering mempunyai temperatur awal 150

C di permukaan, kemudian parsel udara tersebut naik sejauh 2 km dari permukaan secara adiabatik. Berapakah temperatur parsel udara di ketinggian 2 km tersebut?

12/10/2011

20Slide21

2.3. Temperatur Potensial

Adalah suhu parsel udara seandainya parsel udara tersebut dipindahkan secara adiabatik ke level tekanan 1000 mb.

Temperatur potensial akan kekal jika proses yang berlangsung adalah adiabatik, dan akan berubah jika ada transfer panas antara parsel dengan lingkungan

12/10/2011

21Slide22

Soal 5

Berapakah

temperatur potensial udara pada ketinggian 15 km jika pada ketinggian tersebut temperatur udara adalah 100C

12/10/2011

22Slide23

Neraca Panas Eulerian

12/10/2011

23Slide24

3.1. Konsep Fluks

Merupakan konsep penting dalam studi neraca panas dalam persepektif Eulerian

Fluks didefinisikan sebagai transfer sebuah kuantitas fisis persatuan waktu dalam satuan luas.

Jika

Q

adalah sebuah kuantitas fisis,

dt adalah satuan waktu, dan dA adalah satuan luas, maka fluks dari

Q

adalah

12/10/2011

24Slide25

3.2. Hukum I Termodinamika

Tinjau sebuah elemen volume dan tinjau pula fluks panas yang masuk ke dalam satu sisi sebuah volume dan fluks panas yang keluar dari sisi yang lain.

Jika 

in

< 

out

maka sejumlah panas

Q

dilepaskan atau dibuang dari elemen volume tersebut, sehingga temperatur volume berkurang.

Jika

in

> 

out

maka sejumlah panas

Q

diserap dari

elemen volume

tersebut, sehingga temperatur volume tersebut bertambah.

12/10/2011

25Slide26

Perhatikan bahwa pelepasan atau penyerapan panas dan kenaikan atau penurunan temperatur elemen volume udara bergantung pada perubahan fluks panas terhadap jarak, yaitu

Perubahan fluks panas tehadap jarak disebut sebagai gradien fluks panas , dimana

1. Nilai positif dari gradien fluks panas : divergensi fluks Panas

2. Nilai negatif dari gradien fluks panas :

konvergensi fluks Panas

12/10/2011

26Slide27

Berdasarkan konsep fluks panas ini, maka bentuk hukum I Termodinamika adalah

Dimana

S

0

adalah sumber energi internal persatuan massa (J/kg) dan bertanda negatif untuk netto pendinginan dan positif untuk netto pemanasan.

12/10/2011

27Slide28

Gradien fluks yang muncul dalam persamaan tersebut dapat disebabkan oleh

adveksi, turbulen, konduksi, dan

radiasi

12/10/2011

28Slide29

Soal - 6

Tinjau sebuah elemen volume udara kering berbentuk kubus dengan sisi 20 meter. Sebuah fluks panas sebesar 3 W/m

2 mengalir ke arah timur masuk ke sisi kiri, sedangkan pada sisi yang kanan mengalir fluks panas sebesar 4 W/m

2

ke arah barat. Jika tidak ada fluks lain dan tidak ada sumber internal dalam elemen volume udara tersebut, maka tentukan perubahan temperatur elemen volume udara tersebut

12/10/2011

29Slide30

3.2.1. Fluks Adveksi

Adveksi

berarti “ ditransportkan oleh angin”.

Jadi “

adveksi temperatur

“ berarti : panas yang ditransfer ke sebuah tempat atau dari sebuah tempat oleh angin.

Jumlah fluks panas advektif bertambah secara linier terhadap temperatur dan laju angin

12/10/2011

30Slide31

Maka gradien fluks panas advektif menjadi (abaikan variasi angin terhadap jarak)

12/10/2011

31Slide32

Soal - 7

Andaikan temperatur udara di ketinggian 200 meter adalah 15

0C dan di ketinggian 1000 m adalah 100C dimana variasi temperatur terhadap ketinggian adalah linier. Jika kecepatan vertikal gerak udara bergerak dari atas ke bawah dengan laju 0,1 m/s , maka berapakah laju pendinginan di ketinggian 600 meter ? Asumsi tidak ada proses transfer panas yang lain.

12/10/2011

32Slide33

3.2.2. Fluks Konduksi

Dalam meteorologi, konduksi panas ini penting dalam transfer panas antara permukaan bumi dengan udara diatasnya, sehingga fluks panas akibat konduksi hanya terjadi dalam arah vertikal.

12/10/2011

33Slide34

3.3.3. Turbulen

Turbulent merupakan gerak semi-acak dari parsel udara. Gerak turbulen ini mendominasi di lapisan batas atmosfer (ABL).

Gerak turbulen ini mampu mentransferkan panas dari satu tempat ke tempat lain. Gradien fluks panas akibat turbulen di ABL diberikan oleh

12/10/2011

34Slide35

Soal - 8

Berapakah gradien fluks turbulen dalam keadaan ada badai di ketinggian 2 km jika lapse-rate udara sebelum badai adalah 10 C/km.

12/10/2011

35Slide36

3.3.4. Radiasi

Udara di troposfer dapat menyerap radiasi IR, sehingga radiasi ini dapat diemisikan ulang oleh lapisan udara ke atas maupun ke bawah melalui proses yang sangat kompleks

Gradien fluks panas akibat radiasi ini adalah

12/10/2011

36