TERMODINAMIKA

TERMODINAMIKA
Derajat dari reaksi biokimia pada
suatu organisme dipengaruhi oleh:
•
•
•
•
Temperatur (organisme dan lingkungan)
Penyebaran radian kalor laten
Kapasitas kalor
Resistansi
Sifat Atmosfer dan Temperatur
Tanah
Ketika permukaan menjadi lebih
panas, kalor dipindahkan dari permukaan
secara konveksi ke lapisan udara
diatasnya dan secara konduksi ke tanah
dibawah permukaan
Amplitudo
dari
gelombang
temperatur diurnal menjadi lebih kecil
seiring dengan bertambahnya jarak dari
permukaan. Pada tanah, hal ini terjadi
karena kalor disimpan pada setiap
lapisan yang dilewati sehingga kalor yang
melewati lapisan berikut menjadi lebih
rendah. Pada kedalaman lebih dari 50
cm, fluktuasi temperatur diurnal dalam
tanah sangat sulit diukur
Variasi Temperatur Acak
Pemodelan Variasi Vertikal Pada
Temperatur Udara
Persamaan temperatur yaitu :
Keterangan :
T(z) = rataan temperatur udara pada ketinggian z
T0 = temperatur permukaan aerodinamika yang terlihat
Zh = parameter perpindahan kalor
H = flux panas terdeteksi dari permukaan ke udara
= volumetrik spesifik panas udara (1200 J m-3 C-1 pada 20o dan tingkat laut)
0.4 = merupakan konstanta von Karman
u
= friksi kecepatan
Z
= Tingkat referensi
d
= Faktor pengkoreksi
Kesimpulan
1. Sifat-sifat temperatur bersifat logaritma(deret
ln(z-d)/
pada garis lurus).
2. Temperatur meningkat dengan tinggi saat H
negatif dan menurun dengan H positif. Selama
pengamatan, flux panas yang dapat diterima
secara umum jauh dari permukaan sehingga T
menurun seiring dengan ketinggian).
3. Gradien temperatur pada ketinggian standar
meningkat seiring dengan peningkatan H, dan
menurun ketika angin dan turbulasi meningkat.
Contoh 2.3. Perkiraan suhu sehari pada 10 AM ketika suhu minimum 50 C
dan suhu maksimum 230 C.
Solusi.
Pada t =10 jam,(catatan bahwa sudut dalam radian)
 3.14 10

 2  3.14 10

  0.44  0.46 sin 
 0.9   0.11sin 
 0.9   0.593.
12
 12



Sejak 10 diantara 5 dan 14, bentuk tengah dari persamaan (2.3)
digunakan, jadi
T (10)  23  0.593  5  (1  0.593)  15,7.
Perubahan Suhu Tanah dengan
Kedalaman dan Waktu
Suhu dari tanah lingkungan juga penting untuk
banyak kehidupan organisme. Gambar 2.1 memperlihatkan
sebuah jarak yang khas untuk variasi suhu sehari dengan
kedalaman tanah. Keistimewaan yang dicatat adalah
bahwa perbedaan suhu yang besar terjadi pada
permukaan dimana terjadi perubahan radiasi energi, dan
variasi sehari-hari turun dengan cepat dengan kedalaman
pada tanah.
Gambar 2.5. Hipotesis variasi suhu dalam tanah yang sama pada
permukaan dan 2 kedalaman memperlihatkan pelaifan dari variasi
sehari-hari dan bentuk dalam maksimal dan minimal dengan
kedalaman.
Suhu dan Perkembangan
Biologis
Suhu dengan kuat mempengaruhi nilai dari semua
proses metabolisme di kehidupan organisme, dan oleh
karena itu akan mempengaruhi hampir semua aspek
dari pertumbuhan dan perkembangan dari organisme.
Perkembangan berbeda dari pertumbuhan, salah
satunya kita mendefenisikan sebagai penjumlahan dari
bahan kering. Tingkat perkembangan berbeda-beda,
berdasarkan organisme yang akan kita gambarkan.
Pada tanaman, tingkatan seperti perkecambahan,
kemunculan, daun muncul, pembungaan, dan
kedewasaan dapat didefenisikan, seperti pada tingkatan
menengah dengan cukup banyak jenis tingkatan.
Gambar 2.6 menampilkan waktu yang dipakai untuk perkembangan dari tingkat telur
dari Dacus cucurbite pada suhu konstan berkisar dari 100 hingga 350 C.
Penjelasan dari nilai perkembangan, seperti pada Gambar 2.7 merupakan dasar untuk
menentukan waktu yang dipakai untuk menyelesaikan proses perkembangan ketika
suhu bervariasi
Kita menarik dalam menentukan jarak menempuh perjalanan oleh sebuah objek yang
bergerang dengan kecepatan yang bervariasi. Kita akan menuliskan :
t2
s   r (t )dt
t1
r(t) adalah variasi waktu atau
kecepatan, dan s adalah jarak total
perjalanan
Waktu Termal
Gambar 2.7 memperlihatkan cara dari perubahan biologi, waktu ke jam atau kalender
waktu. Monteith (1977) menggunakan terminologi waktu panas untuk menjelaskan
skala waktu yang nilai perkembangan dari organisme adalah konstan.
Transformasi formal yang dimana merupakan konversi dari satu skala waktu
menjadi bentuk lain, untuk organisme yang dimana skala pertumbuhannya hanya
bergantung pada suhu, persamaannya:







t

R
T
(
t
)
dt
0
t

g
(
t
)
d
0
dimana adalah waktu termal dan R adalah skala pertumbuhan dari suhu T (yang
bergantung pada waktu). Fungsi g merupakan inverse dari R dan memperbolehkan,
dalam prinsip perubahan dari waktu termal balik.
Jadi, waktu termal dapat diasumsikan sebagai garis hubungan antara skala
pertumbuhan dan suhu, seperti yang terlihat pada gambar 2.7.
Perhitungan Waktu Termal Dari
Data Cuaca
•
Waktu termal untuk memprediksikan hasil panen atau awal
pertumbuhan umum hama pada perhitungan harian dari suhu
Tx(maksimum) dan Tn(minimum).
n
n

i
i
1

T
xi

T
ni


n


T
b

t



 2

i

1
n
• Jika rata-rata dari maksimum dan minimum temperatur lebih rendah
dari suhu awal atau lebih besar dari suhu maksimum, tambahkan nol
pada penjumlahan hari. Pengaasumsian secara lengkap tentang
persamaan (2.9):
– Tempat pertumbuhan dari tumbuhan brada pada suhu kamar.
– Temperatur udara tiap jam tidak dapat melampaui suhu awal ataupun
suhu maksimum dalam satu hari.
– Hubungan pertumbuhannya linier dengan suhu antara awal dan suhu
maksimum.
Contoh 2.6. gunakan data cuaca padaketig kolom pertama tabel diatas, dan
asumsikan suhu benih dianggap sama seperti suhu kamar, berapa lama waktu yang
dibutuhkan untuk mendapatkan benih yang telah berkecambah jika tanaman ditanam
pada hari ke 188?
Solusi. Dari tabel 2.1, cowpea memiliki suhu awal 110c, dan syarat waktu
termal dari 43 derajat-hari untuk muncul. Kolom 4 pada tabel adalah jumlah pada
persamaan 2.9. dan benih muncul pada hari ke 199 sejak syart waktu termal
terselesaikan pada hari itu.
day
Tmax
Tmin
Tave-Tb
188
23.3
12.2
0
189
23.9
9.4
5.65
5.65
190
17.2
6.1
0.65
6.3
191
21.1
7.8
3.45
9.75
192
23.3
10.6
5.95
15.7
193
29.4
12.8
10.10
25.8
194
22.8
13.3
7.05
32.85
195
15.0
5.6
-0.7
32.85
196
18.9
6.7
1.8
34.65
197
17.2
10.0
2.6
37.25
198
20.0
8.3
3.15
40.4
199
25.6
10.0
6.8
47.2