BAB 8 ALIRAN KALOR DI DALAM TANAH Oleh

BAB 8 ALIRAN KALOR DI DALAM TANAH

Oleh kelompok 8: n n n Agus Ismangil Hadida Latifah Santi Ami Ningsih G 74062168 G 74061653 G 74062013

v. Aliran kalor dan persediaannya di dalam tanah n Ketika matahari bersinar pada permukaan lahan, sebagian dari energi diserap, memanaskan permukaan lahan. Panas ini hilang dari permukaan sampai keatas lahan untuk menurunkan lapisan lahan, melalui pemanasan atmosphere, dan melalui penguapan air. Terdapat sejumlah kalor dari permukaan sampai atmospir.

n Persamaan kemalaran adalah: ……………(8. 1) c (adalah) kalor spesifik lahan yang menjadi kapasitas bahan volumetric, dan G adalah fluks kepadatan bahan dari dalam tanah

n Jika konduktivitas termal konstan dengan kedalaman, dapat diambil dari sisi luar. Kita dapat juga membagi kedua sisi dengan , agar lebih familiar, bentuk persamaan panas:

n jika lahan diasumsikan menjadi tidak terbatas, dengan keseragaman panas yang banyak, dan suatu temperatur permukaan yang bervariasi sinusoidal menurut persamaan: kemudian temperatur pada keadaan kedalaman dan waktu diberikan oleh:

terdapat di mana adalah periode dari fluktuasi suhu. Lambang D menghadirkan kedalaman yang membasahi, dan dihitung dari:

n n Untuk menemukan fluks kerapatan kalor pada permukaan, diferensiasi persamaan ( 8. 6), substitusi dari persamaan ( 6. 3), dan set z ke nol. Maka Gambar 8. 1. Grafik persamaan (8. 6) menunjukkan bagaimana permukaan temperature gelombang dengan kedalaman dikelompokkan dalam waktu.

n Dimana: Akar kuadrat ini merupakan produk daya konduktif termal dan volume kapasitas kalor

n 8. 2 Kekayaan Lahan Yang berkenaan dengan panas: Kapasitas kalor volumetrik suatu lahan penjumlahan dari kapasitas kalor menyangkut komponen lahan. Lahan secara khas terdiri dari mineral, air, dan perihal organik. Kapasitas kalor lahan kemudian dihitung dari

8. 3. Kelimpahan Termal pada lahan: Konduktivitas termal Devries ( 1963) yang diusulkan bahwa yang berkenaan dengan daya konduktivitas panas lahan adalah dihitung sebagai suatu penjumlahan yang menyangkut daya konduksi dari unsur lahan= n

n di mana fraksi volume, adalah suatu faktor pemberat, adalah keterhantaran termal dari unsur dan bagian m menandai adanya air, gas, dan fraksi mineral.

n Kemiringan pada saturasi fungsi tekanan uap adalah bergantung pada tingkat kuatnya temperatur, jadi konduktivitas termal nyata pada fase gas bertambah secara cepat dengan temperatur. Dalam contoh digambarkan, konduktivitas fase gas hanya sedikit diatas 10 persen pada konduktivitas air, tapi seiring dengan bertambahnya temperatur, hal itu menjadi semakin sama. Pada 60 , konduktivitas fase gas dan air adalah sama, jadi untuk tanah basah ( ), kondutivitas menjadi tidak bergantung pada kandungan air.

v n n 8. 4 Diffusivitas Termal dan Masukan Tanah. Persamaan (8. 4) mendefinisikan difusi sebagai rasio pada konduktivitas untuk kapasitas panas volumetrik. Gambar 8. 4 menunjukkan diffusivitas tanah dalam gambar 8. 2 dan 8. 3. Difusi pada tanah organik hampir konstan dengan kandungan airnya, ketika mineral tanah memiliki transisi relatif cepat dari diffusivitas kering ke basah.

Terdapat gambar Gambar 8. 4. Diffusivitas termal pada tanah dari gambar 8. 2 dan 8. 3.

n n Contoh 8. 3. Bandingkan ukuran diurnal kelembaban tanah organik basah dengan tanah liat yang kering dan basah. Solusi. Dari gambar 8. 4. Diffusivitas kelihatan menjadi antara 0. 14; 0. 2; dan 0. 4 mm/s untuk organik, tanah liat kering, dan tanah liat basah berturut-turut menggunakan persamaan (8. 8),

n maka

n n Contoh 8. 4. Pada kedalaman berapa temperatur tanah diukur jika kamu mencari arti suhu tahunan ke dalam 1 C? Solusi dari bab dua kita ketahui bahwa batas tahunan variasi temperatur yaitu 20 ke 30 C, jadi A(0) adalah 10 ke 15 C. kita ingin variasi menjadi kurang dari 1 C. jadi menggunakan persamaan (8. 6)

n n Yaitu Kita asumsikan bahwa tanah yang basah untuk tahun berikutnya. Ukuran kelembaban annual menjadi Maka z dapat diselesaikan

n n Informasi pada gambar 8. 2 dan 8. 3 dapat dikombinasikan untuk memberikan nilai serapan termal. Ini ditunjukkan dalam gambar 8. 5. Kandungan air berpengaruh pada semua masukan tanah diatas keseluruhan batas pada kandungan air. Tanah basah serapan mencapai empat sampai lima kali tanah kering. Mineral tanah masukan juga mencapai tiga sampai lima kali lebih besar dari itu untuk tanah organik.

Gambar 8. 5. Diffusivitas masukan pada tanah dari gambar 8. 2 dan 8. 3.

n 8. 5. Transfer panas dari hewan ke substrat. Persamaan (8. 3) dapat diselesaikan dengan membedakan set pada awal dan batas kondisi untuk memperoleh hasil lainnya dalam hubungannya dengan lingkungan biofisika. Masalah sederhananya adalah bahwa pada perkiraan konduksi hilangnya panas atau bertambahnya panas ketika hewan dengan temperatur T terjadi dalam hubungannya dengan tanah atau substrat lainnya dengan temperatur awal T.

n Masalah matematis memperkirakan bahwa untuk mendapatkan temperatur sebagai fungsi ukuran dan waktu untuk medium semi-tak terbatas pada diffusivitas , dan temperatur awal T ketika permukaan yang secara seketika dinaikkan ke temperatur T pada waktu nol. Solusi dapat dicarikan dalam harga standar transfer panas. Yaitu: T(z, t) =

n Untuk menemukan panas yang mengalir melalui permukaan tanah, diferensiasi persamaan (8. 21) dengan mempedulikan ukuran untuk mendapatkan gradien temperatur, kalikan gradien dengan konduktivitas termal, dan set ukuran ke nol. Hasilnya: G=. Pada konduktansi tanah yang ekuivalen didapat: Dimana c kalor spesifik molar . . (8. 22)

Gambar 8. 6. Konduktansi termal pada tiga material tanah rata-rata terhadap waktu

Konduktansi secara langsung sebanding dengan masukan tanah dan berbanding terbalik dengan kuadrat akar waktu. Nilainya di plot pada gambar 8. 6 untuk mineral dan tanah organik. Konduktansi untuk keseluruhan hewan adalah dilakukan dengan mengalikan konduktansi pada persamaan(8. 23) dengan perbandingan area dalam hubungannya dengan substrat untuk total area permukaan pada hewan.