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.
IV. Proses Adiabatik
4.2 Laju Penurunan Adiabatik Kering
Sekarang kita akan turunkan persamaan untuk laju perubahan suhu terhadap ketinggian dari sejumlah udara kering yang bergerak di atmosfer Bumi selalu memenuhi kondisi yang tercantum pada akhir Bagian 4.1.
Karena paket udara hanya mengalami transformasi adiabatik (\(dq\) = 0) dan atmosfer berada dalam keseimbangan hidrostatik, untuk satu massa udara dalam paket, berdasarkan persamaan (51),
\begin{align*}
d(c_{p}\ T + \phi) &=0\\
dT\ c_{p} +d \phi &=0 \tag {52}
\end{align*}
Dengan menggunakan \(d\phi = g\ dz\) dari persamaan (3.20), maka:
\begin{align*}
dT\ c_{p} + g\ dz &=0\\
-dT\ c_{p} &= g\ dz \\
-\left (\frac{dT}{dz} \right ) &= \frac{g}{c_{p}} \\
-\left (\frac{dT}{dz} \right )_{dry\ parcel}&= \frac{g}{c_{p}}\equiv \Gamma_{d}
\end{align*}
(53)
di mana \(\Gamma_d\) disebut sebagai laju penurunan adiabatik kering.
Karena paket udara mengembang saat naik di atmosfer, suhunya akan turun seiring dengan ketinggian sehingga \(\Gamma_d\) yang didefinisikan oleh persamaan (53) bernilai positif.
Dengan memasukkan \(g\)= 9,8 m s\(^{-2}\) dan \(c_p\)= 1005 J ⁰C\(^{-1}\) kg\(^{-1}\) ke dalam persamaan (53), maka:
\begin{align*}
\require{cancel}
\Gamma_{d} &=\frac{9.8\ m\ s^{-2}}{1005\ Jkg^{-1}\ ^{0}C^{-1}}\\
\Gamma_{d} &=\frac{9.8\ \bcancel m \bcancel s^{-2}\ ^{0}C}{1005\ \bcancel {kg} m^ {\bcancel 2} \bcancel s^{-2} \bcancel {kg} ^{-1}\ }\\
\Gamma_{d} &=\frac{9.8\ ^{0}C}{1005\ m}\\
\Gamma_{d} &=\frac{0.98\ ^{0}C}{100.5\ m}\\\\
\Gamma_{d} &\equiv \frac{1\ ^{0}C}{100\ m}
\end{align*}
Hasil \(\Gamma_d\) 1 ⁰C/100 m atau 9,8 K km\(^{-1}\), merupakan nilai numerik dari laju penurunan adiabatik kering.
Perlu ditekankan lagi bahwa \(\Gamma_d\) adalah laju perubahan suhu mengikuti paket udara kering yang sedang diangkat atau diturunkan secara adiabatik di atmosfer.
Laju penurunan aktual suhu dalam kolom udara, yang akan kita tunjukkan dengan \(\Gamma\) = dT/dz, seperti yang diukur, misalnya, oleh radiosonde, rata-rata 6–7 K km\(^{-1}\) di troposfer, tetapi bervariasi pada berbagai tempat berbeda.
0 Comments
Terima kasih atas komentarnya. Mohon tidak meletakkan link hidup yah.