Laporan Praktikum Fisika Geografi – Radiasi Pada Permukaan Bumi

Radiasi Pada Permukaan Bumi

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Radiasi adalah perpidahan kalor tanpa zat perantara tetapi dipancarkan melalui rambatan gelombang elektromagnetit.gelombang elektromagnetik ini merambat melalui ruang hampa di luar angkasa dan memasuki atmosfer bumi. gelombang elktromagnetik terdiri dari beberapa gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang dan frekuensi berbeda-beda. Penerapan peristiwa radiasi didalam kehidupan sehari-hari misalnya pada menghangat rumah, pengeringan kopi, dan pembakaran pada alat pemanggang (oven).permukaan benda yang hitam dan kusam adalah permukaan penyerap panas yang terbaik tetapi pemantul yang buruk.dan sebaliknya.

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dalam suatu zat. Perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi atau aliran. Selain perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada zat cair, ternyata konveksi juga dapat terjadi pada gas/udara. Peristiwa konveksi kalor melalui penghantar gas sama dengan konveksi kalor dengan penghantar air .peritiswa tersebut juga dapat menjelaskan peristiwa angin.

B. Rumusan Percobaan

Adapun rumusan masalah dalam praktikum ini adalah

1. Bagaimanakah peristiwa pergerakan udara (konveksi) akibat kenaikan suhu permukaan?
2. Bagaimanakah perbedaan daya serap radasi dan perubahan suhu benda (karakteristik daya serap kalor permukaan bumi) ketika mendapat radiasi cahaya matahari.

Bab II. Landasan Teori

A. Pengertian radiasi dan konveksi udara

Perpindahan panas adalah perpindahan energi karena adanya perbedaan temperatur.Ada tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang diketahui, yaitu konduksi konveksi, dan radiasi.

I. Konduksi

Konduksi merupakan perpindahan panas dari tempat yang bertemperatur tinggi ke tempat yang bertemperatur rendah di dalam medium yang bersinggungan langsung. Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu, maka akan terjadi perpindahan panas serta energi dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah, sehingga dapat dikatakan bahwa energi akan berpindah secara

Faktor-faktor  yang mempengaruhi laju konduksi kalor :

• Beda suhu antara kedua permukaan(∆T) makin besar beda suhu, makincepat perpindahan kalor.
• Jarak antara kedua permukaan /tebal /panjang (l), makin tebal, makin lambat perpindahan kalor.
• Luas permukaan (A), makin luas permukaan makin cepat perpindahan kalor.

Konduktivitas termal zat (k), merupakan ukuran kemampuan zat menghantarkan kalor; makin besar nilai k, makin cepat perpindahan kalor

II. Konveksi

Konveksi merupakan perpindahan panas antara permukaan solid dan berdekatan dengan fluida yang bergerak atau mengalir dan itu melibatkan pengaruh konduksi dan aliran fluida.Dapat diketahui  bahwa kecepatan fluida yang mengalir di permukan plat panas mempengaruhi temperatur disekitar permukaan plat tersebut.

1)        Macam konveksi :

·         Konveksi alami contoh : angin darat, angin laut, aliran udara melalui ventilasi / cerobong asap.

·         Konveksi paksa contoh : konveksi udara pada hair dryer, sistem pendingin mesin mobil lemari es, AC.

2)        Manfaat konveksi kalor

Proses pemanasan air dalam suatu panci. Partikel air pada dasar panci menerima kalor dan menjadi panas.Pertikel yang telah panas bergerak ke atas karena berat jenisnya  mengecil, Sedangkan air dingin turun menempati tempat yang ditinggalkan air panas yang naik.Demikian ini terjadi selama air dipanaskan, sehingga air masak secara merata. Contoh konveksi terjadi angin laut dan angin darat.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju konveksi kalor :

·         Luas permukaan benda (A), semakin luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida, semakin cepat kalor dipindahkan.

·         Perbedaan suhu (∆T), semakin besar beda suhu benda dengan permukaan fluida, semakin cepat kalor dipindahkan

·         Koefisien konveksi (h), bergantung pada bentuk, kedudukan permukaan dan diperoleh dengan percobaan. Misal h tubuh manusia adalah 7,1 Js^-1m^-2K^-1

III. Radiasi

Radiasi, merupakan perpindahan energi karena emisi gelombang elektromagnet (atau photons).Holman menjabarkan laju perpindahan kalor secara radiasi dapat dinyatakanenergy kalor bisa sampai ke bumi disebab kan adanya  ruang hampa udara antara matahari dengan bumi, sehingga kalor dari matahari sampai ke bumi tanpa melalui zat perantara. Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium ini disebut radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi, misalnya pada waktu kita mengadakan kegiatan perkemahan, di malam hari yang dingin sering menyalakan api unggun. Saat kita berada di dekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi. Walaupun di sekitar kita terdapat udara yang dapat memindahkan kalor secara konveksi, tetapi udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Jika antara api unggun dengan kita diletakkan sebuah penyekat atau tabir, ternyata hangatnya api unggun tidak dapat kita rasakan lagi. Hal ini berarti tidak ada kalor yang sampai ke tubuh kita, karena terhalang oleh penyekat itu.

Dari peristiwa api unggun dapat disimpulkan bahwa: 

·         Dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa, maka kalor pun dapat merambat dalam ruang hampa;

·         Radiasi kalor dapat dihalangi dengan cara memberikan tabir/penutup yang dapat menghalangi cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya

B. Angin

I. Pengertian angin

Angin adalah udara yang bergerak akibat rotasi bumi dan perbedaan tekanan udara di sekitarnya.Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.

II. Proses terjadinya angin

Udara apabila dipanaskan akan memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik.kemudian tekanan udara turun karena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah.Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah.Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali.Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamakan konveksi.

III. Faktor-faktor yang menyebabkan angin:

1. Gradien Barometris, yaitu bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari dua isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan anginnya.
2. Lokasi, kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat daripada angin yang jauh dari garis khatulistiwa.
3. Tinggi Lokasi,semakin tinggi lokasinya semakin kencang pula angin yang bertiup. Hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menhambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempa, gaya gesekan ini semakin kecil.
4. Waktu,Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya terjadi pada malam hari.

2.2.4        Sifat Angin

1)        Angin menyebabkan tekanan terhadap permukaan yang menentang arah angin tersebut.

2)        Angin dapat mempercepat pendinginan dari  suatabenda yang panas.

3)        Kecepatan angin bregerak kesegala tempat dan waktu yang berbeda-beda.

2.2.5        Kecepatan Angin

Kecepatan angin ditentukan oleh perbedaan tekanan udara antara tempat asal dan tujuan angin dan resistensi medan yang dilaluinya.

2.2.6        Jenis-Jenis Angin

1)      Angin laut

Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00.Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari menangkap ikan di laut.

2)      Angin darat

Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut, yang pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam 20.00 sampai dengan 06.00.

3)      Angin Lembah

Angin Lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke puncak gunung dan biasa terjadi pada siang hari.

4)      Angin Gunung

Angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung kelembah gunung yang terjadi pada malam hari.

5)      Angin Fohn

Adalah angin terjai akibat gerakan udara yang menaiki pegunungan .udara tersebut kemudian mengalami kondensasi dan membentuk awan,lalu terjadi hujan disalah satu sisi lereng gunung.pada daerah lereng ysng lain tidak terjadi hujan karna terhalang oleh tinggi gunung.masing masing daerah memiliki  nama untuk angin fohn.

6)      Angin Muson

Adalah angin yang bergerak secara periodic minimal 3 bulan sekali akan berganti, angin muson sering juga disebut angin musim. Angin muson terbagi menjadi angin muson barat dan angin muso timur :

a.         Angin muson barat

Angin yang bergerak dari benua asia ke benua Australia.dan melintasi samudra hindia.angin musonn barat ini membawa curah hujan yang banyak diakibatkan oleh daerah daratan dan lautan dari benua asia sangat luas menyebabkan penguapan yang terjadi pun besar.sehingga hujan yang jatuh diwilayah barat Indonesia pun semakin besar.

b.         Angin muson timur

Angin yang bergerak dari benua Australia kebenua asia yang melitasi samudra pasifik,curah hujan yang dibawa sedikit yang mengakibatkan Indonesia berada dalam musim kemarau.ini diakibatkan oleh wilayah daratan dan lautan diwilayah benua asia kecil dan sempit membuat penguapan yang terjadi pun semakin kecil.

3.2.1        Alat Untuk Mengukur  Angin

1)   Anemometer Adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin.

2)   Wind vane Adalah alat yang Digunakan untuk menentukan arah angin.

3)   Wind sock Adalah alat yang biasa nya diemukan dibandara-bandara yang berfungsi untul mengetahaui banyak nya besaran angin dan arah mata angin tersebut.

C. Peristiwa Upwelling dan Downwelling

2.3.1        Pengertian Upwelling dan Downwelling

Peristiwa  Upwelling merupakan gerak vertical arus laut dari dasar laut yang memiliki temperature yang dingin serta kaya akan nutrisi,kearah permukaan laut.peristiwa Downwelling merupakan Gerak vertical dari permukaan laut yang hangat kearah bawah yang membawa oksigen. Fenomena ini dapat terjadi diakibatkan oleh posisi edar matahari diekuator,menjadikan temperature permukaan bumi dilautan menjadi hangat,air yang hangat ini berderak kearah dimana temperaturnya yang lebih rendah yaitu dibagian dalam lalu manyebar pergerakannya ke bagian permukaan air dibelahan terjauh dari ekuator.

2.3.2        Faktor yang menyebabkan gerakan Upwelling dan Downwelling

1)        Upwelling dandownwelling disebabkan oleh angin yng bertiup diatas laut.

2)        Terjadi apabila angin yang bertiup membentuk garis sejajar dengan pantai.

3)        Air upwelling dikenal ari kandungan O₂ yang rendah,namun kaya akan nuttrien laut

2.3.3        Keuntungan dan kerugian dari upwelling dan downwelling

1)        Keuntungan Upwelling dan downwelling.

·      Downwelling berguna membawa senyawa gas untuk kelangsungan hidup makhluk dibawah laut.

·      Upwelling berguna untuk membawa nutria utri untuk kelangsungan rantai makanan makhluk hidup.

·      Arus ekstrim yang disebabkan oleh upwelling dan downwellig dapat menggerakan tenaga turbin bagi tenaga potensial air laut.

2)        Kerugian Upwelling dan downwelling

Arus yang ekstrim juga dapat menyebabkan rusak nya ekosistem yang ada.

BAB III

HASIL PEMBAHASAN

3.1.            Alat dan Bahan

Tabel 3.1 Alat dan Bahan

3.2.            Prosedur Percobaan

3.2.1        Serapan Radiasi Kalor Oleh Benda

1)        Langkah langkah percobaan

Gambar 3.1 serapan radiasi dari botol aqua

·      Siapkan peralatan yang dibutuhkan saat praktkum seperti 2 botol aqua yang sudah dicat warna hitam salah satunya.

·      lalu di pasangkan pipa dikedua tutup nya.

·      lalu pastikan tidak ada kebocoran udara yang terjadi.

·      Dan yang terakhir adalah letakan lampu untuk menyinari permukaan dari kedua botol tersebut.

2)        Hasil percobaan

Ketika lampu sorot diarah kan pada permukaan kedua botol air pada pipa sebelah kanan mengalami tekanan sehingga air bergerak kearah pipa sebelah kiri. Dari praktikum diatas dapat kita ambil kesimpulan bahwa permukaan benda yang berwarna hitam akan lebih cepat menerima panas daripada benda berwana bening

3)        Tugas dan pertanyaan

1.      Jelaskan, apakah peristiwa ini berhubungan dengan pemuaian udara dalam botol aqua.

Jawab :

Berhubungan karena sinar yang terpancar dari lampu menyebabkan permukaan pada botol warna hitam memuai.

2.      Jelaskan mengapa permukaan air pada pipa yang terhubung pada tabung aqua warna hitam lebih rendah.

Jawab :

Karena ketika pemuaian  volume pada botol warna hitam akan bertambah dan peristiwa terjadi ini menyebabkan tekanan yang dihasilkan juga besar untuk mendorong air kepermukaan.

3.      Matikan lampu sorot dan tempelkan kedua telapak tangan masing masing pada botol aqua hitam dan botol aqua bening, kemudian amati apa yang terjadi.

Jawab :

Pada botol aqua hitam, permukaan air di pipa U yang terhubung dengan botol tersebut menurun 2 mm. Sedangkan pada botol aqua bening, permukaan air di pipa U yang terhubung dengan botol tersebut tidak menunjukkan efek apa apa.

4.      Jelaskan, apakah peristiwa yang terjadi pada point kegiatan 3 sama seperti yang terjadi menurut poin 2 diatas, jelaskan mengapa demikian.

Jawab :

Sama, karena sama sama membuat udara di dalam botol tersebut memuai. Akan tetapi perbedaan dari suhu yang diterima botol aqua hitam membuat permukaan air di pipa U yang terhubung dengan botol tersebut sangat berbeda.

5.      Berdasarkan peristiwa ini, coba saudara jelaskan sebab – sebab terjadinya angin laut pada siang hari dan angin darat pada malam.

Jawab :

Angin laut pada siang hari terjadi karena di daratan suhu menjadi lebih tinggi dan tekanan menjadi rendah dibandingkan dengan laut yang bersuhu rendah dan bertekanan tinggi, sehingga angin akan bergerak dari laut menuju daratan pada siang hari.

Sedangkan angin darat yang terjadi pada malam hari terjadi karena di laut menjadi lebih panas dan bertekanan rendah dibandingkan dengan daratan yang bersuhu rendah dan bertekanan tinggi, sehingga angin akan bergerak dari daratan menuju lautan pada malam hari.

6.      Buatlah kesimpulan tentang efek besarnya serapan kalor berdasarkan warna benda dan hubungannya dengan perubahan suhu benda.

Jawab :

Pada botol berwarna hitam, dia akan menyerap kalor dengan cepat dan proses pelepasannya pun cepat sehingga perubahan suhu benda pada botol aqua hitam berlangsung dengan cepat.

Pada botol bening, dia akan menyerap kalor dengan lambat dan proses pelepasannya pun lambat sehingga perubahan suhu benda pada botol aqua bening berlangsung dengan lambat.

3.2.2        Aliran  Konveksi pada Udara

1)        Langkah-langkah praktikum

·           Gunakan sebuah kotak yang telah disiapkan sedekimian rupa untuk melakukan praktikum agar dapat membultikan adanya perpindahan panas  dengan cara konveksi pada udara

·           Lalu  buat dua lubang pada kotak tersebut  lubang pertama ditempat gelas tranparan agar dapat dilihat pergerakkan udara atau asap yang dimasukan kedalam sebuah kotaka akan keluar pada lubang satu lagi

·           Sebelum praktikum dilakukan letakkan lampu spritus kedalam kotak yang posisi nya diletakan pada lubang yang lain

·           Dan langkah terakhir perhatikan arah pergerakan asap tersebut.

2)        Hasil percobaan

Dapat kita simpulkan  bahwa asap bergerak dari tekanan maksimum yang dihasilkan oleh bakaran Koran menuju daerah yang bertekanan rendah yaitu didalam kotak, tetapi akibat pemuaian yang terjadi yang disebabkan oleh adanya lampu spritus yang telah diletakan didalam kotak membuat udara memuai dan bergerak naik keluar melalui lubang yang lain.

3)        Tugas dan pertanyaan

1.      Amatilah apa yang terjadi dengan gerakan asap bakaran tersebut,kemana arah gerakannya?

Jawab

Asap bakaran Koran yang dimasukan kedalam sebuah tabung akan masuk kedalam sebuah kotak yang nantinya akan keluar melalui lubang yang lain.

2.      Jelaskan mengapa gerak  asap  tersebut demikian.?

Jawab:

Karena adanya perbedaan tekanan diluar kotak dengan didalam kotak ini membuat asap bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.

3.      Amati juga asap yang terhisap kedalam kotak akan keluar lewat lubang yang lain jelaskan mengapa demikian?

Jawab:

Karna terjadinya pemuaian udara yang dihasilkan dari panas lampu spritus.

4.      Jelaskan arah gerak asap bakaran obat nyamuk tersebut diatas berhubungan dengan peristiwa pemuaian udara?

Jawab:

Gerakan asap diatas sangat berhubungan dengan pemuaian udara yang terjadi karana ketika asap yang dihasilkan bergeraka kedalam kotak yang bertekanan lebih rendah daripada udahara yang diluar lalu mendapat panas dari lampu spritus ini mengakibatkan asap/udara mengalami pemuaian sehingga udara bergerak naik keatas  melalui lubang yang lain.

5.      Jelaskan apakah peristiwa konveksi pada udara ini berhubungan dengan perubahan massa jenis udara,jelaskan?

Jawab

Peritiwa konveksi udara bisa jadi memiliki kaitan yang errata dengan massa jenis uadara dikarenakan perbedaaan suhu yang terjadi, antara suhu rendah dan suhu tinggi memiliki kadar massa jenis yang berbeda pula.

6.      Jelaskan apakah peristiwa yang diperlihatkan percobaan diatas dapat menjelaskan sebab terjadinya gerkan udara yang dinamakan dengan angin laut dan angin darat.??

Jawab:

Dapat, seperti kita ketahui bahawa angina tau bergerak dari tekanan tinggi ketekanan rendah dari suhu rendah ke suhu yang tinggi.peristiwa angin darat disebabkan oleh  udara beregrak dari daerah daratan menuju ke laut  dikarenakan oleh pada malam hari daratan berubah menjadi lebih dingin dan lautan berubah menjadi lebih panas. Dan begitu juga ketika peristiwa angin laut pada siang hari permukaan laut lebih dingin daripada daratan sehingga udara bergerak dari laut menuju daratan dan terjadi lah angin laut.

3.2.3        Aliran Konveksi pada Zat Cair

1)        Langkah-langkah praktikum

Gambar 3.2 pipa untuk menentukan aliran konveksi

·           Sebuah pipa U yang ditempelka pada statif,salingdihubungkan oleh sebuah selang plastic da berisi air yang becampur serbuk halus didalamnya.

·           Dan letakan lampus spritus disalahsatu bagian pipa

2)        Hasil praktikum

Dapat dibuktikan bahwa ketika bagian pipa U dipanaskan serbuk yang berada didalam bergerak naik keatasa ini membuktikan bahwa udara bergerak dari tekanan tinggi ketekanan rendah.Dan ketika lampu dimatikan serbuk tampak kembali turun seperti awal lagi.

3)        Tugas dan pertanyaan

1.      Amati yang terjadi pada air ,jika pada bagian kanan bawah dari pipa U diletakan pemanas?

Jawab:

Air akan bergerak naik keatas kedaerah yang lebih dingin ini ditandai dengan adanya serbuk serbuk yang ikut bergerak keatas

2.      Jelaskan mengapa air dapat bersirkulasi sepanjang pipa?Jelaskan apa hubugan peristiwa ini dengan perpindahan konveksi pada zat cair?

Jawab:

Dikarenekan adanya peprindahan panas dari lampu spritus kedalam air yang mengakibatkan air megalami sirkulasi mengelilingi pipa

3.      Jelaskan mengapa, jika pemanas dipindahkan dari bawah pipa kecepatan gerak sirkulasi air tampak menjadi lambat?

Jawab:

Dikarenakan arus panas yang dihasilkan adalah factor utama terjadinya sirkulasi jadi apabila pemanas dipindahkan maka gerak sirkulasi mulai melambat

4.      Jelaskan apakah ada kaitan peristiwa ini dengan peristiwa “upwelling”pada air laut?

Jawab:

Peristiwa  Upwelling merupakan gerak vertical arus laut dari dasar laut yang memiliki temperature yang dingin serta kaya akan nutrisi kearah permukaan laut. kaitannya adalah ketika air dipanaskan maka akan naik ke atas bergerak mengikuti bentuk pipa  sehingga menekan air yang tidak panas sehingga air yang panas berada di atas air yang tidak panas.

5.      Jika peristiwa upwelling terjadi dilautan,apa hubungan nya dengan pergerakan angin dilautan?

Jawab:

Ketika peristiwa upwelling terjadi maka angin akan bergerak diatas permukaan laut dikarenakan permukaan laut pada waktu itu memiliki tekana yang rendah peristiwa tersebut menjadi salah satu factor terjadinya sebuah gelombang.

6.      Jelaskan apakah peristiwa upwelling ada kaitannya dengan perubahan tekanan udara dipermukaan laut serta perubahan keadaan  cuaca dan iklim pada suatu tempat ?

Jawab:

Peristiwa upwelling diakibatkan oleh pergerakan angin yang kuat di permukaan laut.perubahan tekanan udara yang terjadi diatas permukaan laut sangat berpengaruh terhadap pergerakan angin di laut. Sehingga dari peristiwa tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan keadaan cuaca dan iklim di suatu tempat atau daerah disekitarnya.

BAB IV

PENUTUP

4.1.            Kesimpulan

            Radiasi adalah perpidahan kalor tanpa zat perantara tetapi dipancarkan melalui rambatan gelombang elektromagnetit.gelombang elektromagnetik ini merambat melalui ruang hampa di luar angkasa dan memasuki atmosfer bumi. gelombang elktromagnetik terdiri dari beberapa gelombang cahaya yang mempunyai panjang gelombang dan frekuensi berbeda-beda

            Konveksi merupakan perpindahan panas antara permukaan solid dan berdekatan dengan fluida yang bergerak atau mengalir dan itu melibatkan pengaruh konduksi dan aliran fluida.Dapat diketahui  bahwa kecepatan fluida yang mengalir di permukan plat panas mempengaruhi temperatur disekitar permukaan plat tersebut

Angin adalah udara yang bergerak akibat rotasi bumi dan perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah

            Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00.Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari menangkap ikan di laut.

            Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut, yang pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam 20.00 sampai dengan 06.00..

            Benda yang berwarna hitam lebih mudah menyerap panas daripada benda yang bening.

4.2.            Saran

            agar setiap praktikum yang telah dikerjakann dapat menjadi referensi bagi praktikum selanjutnya.