Mekanisme Pembentukan Cuaca dan Iklim

Penyerapan energy surya oleh permukaan bumi mengaktifkan molekul gas atmosfer sehingga terjadilah pembentukan cuaca.  Perubahan sudut dating sinar surya tiap saat dalam sehari dan tiap hari dalam setahun pada titik lokasi di bumi mengakibatkan perubahan jumlah energy surya.  Akibatnya terjadi perubahan cuaca diurnal (selama 24 jam) dan perubahan tiap bulan dalam setahun.  Perubahan tersebut antaralain meliputi pemanasan dan pendinginan udara, peningkatan dan penurunan tekanan udara, gerakan vertical dan horizontal udara (angin) penguapan dan kondensasi uap air (pengembunan), pembentukan awan dan prespitasi (hujan, salju), menjadi kering atau menjadi lembab serta proses perubahan cuaca lainnya.

Keadaan sesaat dari cuaca serta perubahannya dapat dirasakan (kualitatif) dan diukur (kuantitatif) berdasarkan perubahan fisika atmosfer, yang kita namai unsur iklim (weather elements).  Nilai rata-rata jangka panjangnya kita namai unsur iklim (climatic elements).  Aktivitas dan gerakan atmosfer lebih jauh dipengaruhi atau dikendalikan oleh factor lingkungan seperti fisiografi bumi, potensi tempat dan percampuran udara dengan atmosfer lain pada lintasannya.  Factor lingkungan tersebut selanjutnya disebut factor pengendali cuaca atau factor pengendali iklim (climatic controls).

Manfaat Informasi Cuaca dan Iklim

Cuaca dan iklim adalah factor lingkungan yang besar pengaruhnya terhadap kehidupan makhluk hidup.  Oleh sebab itu, informasi berupa data atau keterangan tentang cuaca dan iklim akan sangat diperlukan.  Data yang benar dan lengkap, melalui analisis meteorology dan klimatologi akan membuka kejelasan tentang gejala dan perilaku cuaca maupun keadaan iklim setempat serta dapat membuat manusia melakukan usaha optimasi bidang kegiatannya.  Akibat yang tidak diinginkan dapat dihindari sehingga cuaca atau iklim setempat tidak menjadi factor pengganggu maupun pembawa bencana.  Dengan penerapan ilmu dan teknologi yang tepat, cuaca dan iklim dapat menjadi sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan.

Kajian meteorology dan klimatologi yang benar akan mengubah pandangan kita terhadap cuaca dan iklim dari factor penghambat menjadi factor penunjang yang sangat bermanfaat dalam hal perencanaan, pelaksanaan dan pendugaan hasil pada berbagai kegiatan.  Penerapan ilmu cuaca dan iklim tersebut diantaranya pada bidang pertanian, kehutanan, peternakan, perikanan, kelautan, teknik sipil, kesehatan, perhubungan serta pertahanan negara.

Tiga manfaat pokok dari informasi data cuaca dan iklim, yakni :

1.      Meningkatkan kewaspadaan terhadap akibat-akibat negative yang dapat ditimbulkan oleh keadaan cuaca/iklim yang ekstrem misalnya kekeringan, banjir serta angin kencang

2.      Menyesuaikan diri atau berusaha untuk menyelenggarakan kegiatan dan usaha yang serasi dengan sifat cuaca dan iklim sehingga terhindar dari hambatan atau kerugian yang diakibatkannya

3.      Menyelenggarakan kegiatan dan usaha di bidang teknik, social dan ekonomi dengan menerapkan teknologi pemanfaatan sumber daya cuaca dan iklim.

Tabel contoh unsur cuaca/iklim dan satuannya

Unsur cuaca/iklim	Satuan SI	Satuan lama
1.      Kerapatan fluks radiasi surya 2.      Lama penyinaran surya 3.      Suhu udara dan tanah 4.      Tekanan udara 5.      Kelembaban udara 6.      Keawanan 7.      Curah huja 8.      Penguapan 9.      Kecepatan angin 10.  Arah angin (0)	W m2 Jam 0C Pa % Persepuluhan mm mm km jam-1, m s-1 Derajat mata angin (0)	cal cm-2men-1 jam, % 0C, 0F, 0R mb, mmHg % oktaf mm, inch mm, inch km jam-1, knot derajat mata

Pustaka : Handoko.  1993.  Klimatologi Dasar (Landasan pemahaman fisika atmosfer dan unsur-unsur iklim. PT Dunia Pustaka Jaya ; Jakarta.  Halaman 4 – 11.

Termometer Galileo

Termometer Galileo

Termometer Galileo (atau termometer Galilea), dinamai fisikawan Italia, Galileo Galilei, adalah termometer yang terbuat dari gelas silinder tertutup berisi cairan bening dan serangkaian benda yang kerapatannya sedemikian rupa sehingga mereka naik atau turun sesuai perubahan suhu.

Di dalam cairan digantungkan sejumlah beban. Umumnya beban tersebut dilekatkan pada bola kaca tersegel yang berisi cairan berwarna untuk efek estetika. Saat suhu berubah, kerapatan cairan di dalam silinder turut berubah yang menyebabkan bola kaca bergerak timbul atau tenggelam untuk mencapai posisi di mana kerapatannya sama dengan cairan sekelilingnya atau terhenti oleh bola kaca lainnya. Bila perbedaan kerapatan bola kaca sangat kecil dan terurutkan sedemikian rupa sehingga yang kurang rapat berada di atas dan yang terapat berada di bawah, hal tersebut dapat membentuk suatu skala suhu.

Suhu dibaca dari ukiran piringan logam di setiap bola kaca. Biasanya sebuah celah memisahkan bola kaca atas dengan bola kaca bawah, berarti nilai suhu berada di antara kedua nilai label baca di setiap sisi celah. Bila bola kaca melayang-layang di celah, berarti nilai label baca mendekati suhu lingkungan.

Untuk mencapai keakuratan yang sesuai, toleransi beban harus dibuat kurang dari 1/1000 per satu gram (1 miligram).

Bola kaca dari dekat.

Termometer Galilea bekerja dengan prinsip daya apung. Daya apung sendiri menentukan apakah suatu benda mengapung atau tenggelam dalam cairan, serta memberi penjelasan mengapa perahu yang terbuat dari baja bisa mengapung (sementara batangan baja padat dengan sendirinya akan tenggelam).

Satu-satunya faktor yang menentukan apakah suatu objek besar naik atau turun dalam suatu cairan tertentu, berkaitan dengan kerapatan objek terhadap kerapatan cairan di mana ia ditempatkan. Jika massa benda lebih besar dari massa cairan pengisi, objek tersebut akan tenggelam. Jika massa benda kurang dari massa cairan pengisi, objek tersebut akan mengapung.

Aplikasi Termodinamika : Water Heater Gas

Water Heater Gas
Prinsip kerja water heater gas hampir sama dengan proses memasak air menggunakan kompor gas. Yang membedakan adalah air tidak ditempatkan ke dalam panci atau ceret, tetapi dilewatkan ke dalam pipapipa kemudian pada bagian bawahnya di bakar dengan gas. Kapasitas water heater gas di pasaran bermacam- macam, mulai dari 5, 8 hingga 10 liter/menit. Biasanya 1 buah water heater gas digunakan untuk 1 kamar mandi saja.


Sistem kerja water heater gas
Mengingat water heater jenis ini menggunakan gas sebagai energi pemanasnya, seringkali menimbulkan ketakutan pada pengguna akan terjadinya kebocoran. Namun Anda tidak perlu takut menggunakannya karena ada beberapa cara untuk mengantisipasinya.
- Usahakan rutin memeriksa kondisi sambungan, apakah masih baik atau tidak.
- Jika terjadi kebocoran (biasanya ditandai dengan bau gas yang menyengat) jangan langsung menyalakan water heater. Bukalah jendela dan ventilasi lain lebar-lebar agar gas bisa langsung dikeluarkan dari ruangan.
- Agar lebih aman sebaiknya piranti water heater beserta tabung gas diletakkan di luar kamar mandi. Andai ventilasi kamar mandi bagus, water heater bisa diletakkan dalam kamar mandi namun tabung gasnya tetap diletakkan di luar.
- Beberapa produk water heater yang baik sudah dilengkapi dengan pengaman (safety device) untuk mengantisipasi bila terjadi kebocoran.

      Sistem pengamanan ini dilengkapi dengan sensor yang secara otomatis akan menutup saluran gas bila api (pemanas air) tiba-tiba mati. Selain permasalahan gas beserta perlengkapan water heater-nya, Anda perlu memperhatikan tekanan airnya. Usahakan tekanan air tidak di bawah 0.3 bar agar water heater dapat digunakan. Permasalahan lain yang sering muncul adalah aliran air yang tidak lancar bahkan terkadang macet. Kondisi ini terjadi karena air yang mengalir ke dalam water heater tida bersih dan banyak mengandung partikel kecil seperti pasir dan debu serta tingginya kadar kapur di dalamnya. Untuk mengantisipasi resiko kemacetan, ada baiknya Anda memasang filter serta tidak lupa untk membersihkan saluran airnya secara berkala.

Cara Kerja Termometer

Secara umum, cara kerja thermometer adalah sebagai berikut : Ketika temperatur naik, cairan di bola tabung mengembang lebih banyak daripada gelas yg menutupinya. Hasilnya, benang cairan yg tipis dipaksa ke atas secara kapiler. Sebaliknya, ketika temperatur turun, cairan mengerut dan cairan yg tipis di tabung bergerak kembali turun. Gerakan ujung cairan tipis yg dinamakan meniscus dibaca terhadap skala yg menunjukkan temperatur.

Zat untuk termometer haruslah zat cair dengan sifat termometrik artinya mengalami perubahan fisis pada saat dipanaskan atau didinginkan, misalnya raksa dan alkohol. zat cair tersebut memiliki dua titik tetap (fixed points), yaitu titik tertinggi dan titik terendah. Misalnya, titik didih air dan titik lebur es untuk suhu yang tidak terlalu tinggi. Setelah itu, pembagian dilakukan di antara kedua titik tetap menjadi bagian-bagian yang sama besar, misalnya termometer skala Celcius dengan 100 bagian dan setiap bagiannya bernilai 1C.