Evaporasi Dan Transpirasi [PDF]

Citation preview

Evaporasi dan Transpirasi Kelompok VIII Alvin Hogan M S



11 0404 105



Ovan K Ompusunggu



11 0404 111



T Rahmad Mauliddin



11 0404 113



Ahmad Arifin Porkas Lubis 11 0404 115 M Habibie



11 0404 123



Tam Saka Artoka



11 0404 125



Triboy AM Lumbangaol



11 0404 126



Prince Joy Sormin



11 0404 129



Evaporasi dan Transpirasi 



Evaporasi (penguapan) adalah proses perubahan zat cair menjadi gas (uap air) yang bergerak ke atmosfir. Pada proses ini, air yang diuapkan berasal dari permukaan air bebas dan berlangsung pada siang dan malam hari.







Transpirasi (pemeluhan) adalah proses pelepasan uap air ke atmosfir melalui stomata daun saat terjadi fotosintetis untuk pembentukan karbohidrat oleh tumbuhan. Pada peroses ini, air yang dilepaskan ke atmosfir berasal dari dalam tanah yang mengalir melalui sistem akar, batang dahan dan daun. Proses transpirasi secara efektif terjadi pada siang hari.







Evapotranspirasi merupakan proses gabungan pelepasan uap air ke atmosfir melalui proses evaporasi dan transpirasi.







Evaporasi, transpirasi dan evapotranspirasi diperlakukan sebagai kehilangan air yang harus diperhitungan pada analisis keseimbangan air pada pekerjaan teknik sipil yang berhubungan dengan proyek penyediaan air dan irigasi.







Besaran yang dipakai pada perhitungan adalah laju evaporasi, laju transpirasi dan laju evapotranspirasi dengan satauan mm/hari.



Evaporasi dari badan air 



Evaporasi ini ada 2 tahap:







Tahap pertama terjadi ketika molekul air memperoleh energi yang cukup untuk menembus air dan keluar menuju atmosfer







Tahap kedua meliputi pengangkutan molekul uap air dari daerah sekitar permukaan air ke atmosfer







Evaporasi ini dikendalikan oleh perbedaan antara tekanan uap dari badan air dan udara untuk difusi molekul dan dengan kecepatan angin untuk penguapan akibat konveksi



Ada 8 faktor terjadinya evaporasi, yaitu: 



1. Radiasi matahari



Perubahan air (cair) menjadi uap (gas) memerlukan energy berupa panas laten untuk evaporasi. Panas laten untuk penguapan berasal dari radiasi matahari dan tanah. Radiasi matahari merupakan sumber utama panas dan mempengaruhi jumlah evaporasi atas permukaan bumi , yang tergantung letak garis lintang dan musim. Proses  ini akan sangatefektif jika ada penyinaran secara langsung. Awan merupakan penghalang radiasi matahari dan menghadap proses evaporasi. 



2. Temperatur udara



Jika suhu udara dari tanah naik maka proses evaporasi berjalan lebih cepat dibandingkandengan suhu rendah, karena adanya panas. 



3. Tekanan atmosfir dan Tekanan air



Keluarnya molekul air dari air tergantung dari tekanan air. Evaporasi dapat terjadi apabila terjadi perubahan tekanan pada air (ew) dan tekanan pada udara di atasnya (ea). Dengan kata lain tergantung dari perbedaan kejenuhan tekanan udara antara temperatur air dan temperatur udara. Bila udara lebih panas dibandingkan dengan air maka tekanan jenuh udara akan lebih besar dibandingkan dengan permukaan air (ea > ew) maka evaporasi akan berlangsung sampai ea = ew dan begitu juga sebaliknya.







4. Kelembaban relative



Kelembaban udara sangat tergantung dari suhu, sehingga pengaruh kelembabansangat berkaitan dengan suhu yang mempengaruhi penguapan . Apabila suhu naik makakelembaban akan turun dan sebaliknya. Jika kelembaban relatif naik maka kemampuanudara untuk menyerap uap-uap air akan menurun sehingga kemampuan evaporasi menjaditurun. 



5. Temperatur air







6. Kecepatan Angin



Jika air menguap ke atas maka udara akan penuh dengan uap air. Angin dapat menggantiudara jenuh dengan udara kering sehingga dapat mempercepat evaporasi. 



7. Kualitas Air







8. Geometri dari penguapan permukaan



Metode untuk mengestimasi penguapan terdiri dari: 1. Metode keseimbangan, misalnya hubungan antara keseimbangan air dan keseimbangan energi 2. Metode komperatif, misalnya hubungan penguapan pan dan atmosfir 3. Metode aerodinamik, misalnya hubungan korelasi pusaran arus, gradient, dan perpindahan massa



Evaporasi menggunakan Pan  Pan Evaporasi Pan Kelas A, diameter 120 cm dan tinggi 25 cm. Diisi air setinggi 20 cm.



120 cm



5



25 10



EL = K EP



EL = evaporasi dari badan air EP = evaporasi dari pan K = koefisien pan



150 cm







Perbaikan dari rumus diatas yang sesuai untuk estimasi bulanan atau kehilangan penguapan harian, mempertimbangkan tekanan uap air dari danau (badan air) dan pan, yaitu:



esL  ez EL  K Ep esp e z '







Dimana: esl = tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di bawah permukaan danau esp = tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di pan penguapan ez = tekanan uap pada ketinggian Z di atas permukaan danau k’ = koefisien pan



Evaporasi menggunakan Metode perpindahan massa 



Pada tahun 1802, John Dalton menyarankan rumus difusi untuk penguapan yang dikenal sebagai Dalton’s law



E  f (u )(e s  ea ) 



Dimana: f(u) = fungsi angin Es = tekanan uap jenuh Ea = tekanan uap udara







Rumus fungsi angina didapat dari:







f(u) = a + NW^n dimana: a, n = konstanta N = koefisien perpindahan massa w = kecepatan angin



Evaporasi dengan menggunakan Metode Keseimbangan Energi 



Metode ini didasari pada konservasi energy panas. Metode ini akurat pada pengaplikasian untuk seminggu atau lebih







Dengan menggunakan metode ini, radiasi energy masuk dan keluar keduanya merupakan gelombang panjang dan pendek, dicatat tambahan untuk perubahan energy dari badan air







Penguapan diestimasi oleh:



Qs  Qr  Qa  Qar  Qbr  Qv  Qx E  L(1  B)



Dimana: Qs = energy radiasi yang masuk Qr = energy radiasi yang terpantul Qa = gelombang panjang radiasi Qar = gelombang panjang radiasi terpantul Qbr = gelombang panjang radiasi dari air Qv = energy netto yang masuk ke danau Qx = peningkatan energy air yang tersimpan L



= panas laten dari penguapan



Be = Bowen Ratio (Qh/Qr) Qh = pertukaran energy dari air ke atmosfir Qr= kehilangan energy dari air dari penguapan



EVAPOTRANSPIRASI • Evapotranspirasi adalah porses kombinasi evaporasi dari permukaan air bebas/permukaan tanah dengan transpirasi dari tumbuhan. Evapotranspirasi ini juga digunakan untuk memperkirakan kebutuhan komsumtip tanaman. • Evapotranspirasi dipengaruhi: 1. Energi Radiasi (panas) 2. Kondisi lapisan udara (tingkat kejenuhan uap air) 3. Kecapatan Angin 4. Fisiologi tanaman/stomata daun • Ada 2 istilah yang dikenal untuk menyatakan besaran evapotranspirasi: 1. Evapotranspirasi Potensial (ETp) satuan mm/hari: - Evapotranspirasi Potensial (ETp) adalah laju evapotranspirasi pada kondisi kelembaban tanah field capacity (kapasitas lapang), semua pori tanah telah terisi air (jenuh air). - Evapotranspirasi berhubungan dengan fisiologi stomata daun, sehingga laju evapotranspirasi potensial ini tergantung dengan jenis tanaman atau tanaman referensi. - Apabila ingin mengetahui Evapotranspirasi Potensial jenis tanaman lain (ETpc) dari Evapotranspirasi Potensial tanaman referensi (ETpo) dapat diperoleh dengan rumus: ETpc = kc.ETpo



kc = koefisien tanamaman



EVAPOTRANSPIRASI 2. Evapotranspirasi Aktual (ETa) satuan mm/hari: - Evapotranspirasi Aktual (ETa) sangat dipengaruhi oleh fisiologi tanaman dan kadar air tanah. Untuk menghitung evapotranspirasi aktual tanaman tertentu pada kondisi kadar air tanah tertentu berdasarkan evapotranspirasi potensial tanaman referensi di gunakan rumus: ETa = ks .kc . ETpo ETa = Evapotranspirasi potensial ks = koefisient tanah ( o < ks  1 ); ks = 1 jika kondisi jenuh air kc = koefisient tanaman ( 0,2  kc  1,3 ) Koefisien tanaman berubah dari kecil membesar dari mulai ditanam sampai tumbuhan mencapai dewasa/matang, kemudian sesudah itu kc mengecil dan konstan, karena kebutuhan akan air berkurang.



PENGUKURAN EVAPOTRANSPIRASI 1. Panci Evaporasi (Panci Kelas A) Ce = koefisien panci 0,5-0,8 biasanya dipakai 0,7-0,75. Penman memakai 0,8 Ep = Evaporasi panci



ETp = Ce.Ep



Dihitung dengan menggunakan prinsip Neraca Air (Water Balance) :



2. Lysimeter ETp



I



S



ETp = I - O - S



O



I = Air masuk O = Air keluar S = Air simpanan



MENGESTIMASI EVAPOTRANSPIRASI Dari beberapa metoda empiris dan metoda analitis yang dikembangkan untuk mengestimasi evapotranspirasi, Metoda Penman Modifikasi merupakan metoda yang direkomendasikan oleh FAO (Food and Agriculture Organization of United Nation) sebagai referensi untuk menghitung kebutuhan air padi dan palawija. Rumus Penman ini dikembangkan berdasarkan metoda kombinasi keseimbangan energi dan aerodinamik dengan tanaman referensi adalah rumput Alfafa di Inggris. Metoda Penman Modifikasi (FAO, Roma 1977): ET 0 c  W  Rn   1  W   f ( u)   ea  ed   ET0 = Evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari; c = faktor yang menunjukkan pengaruh perbedaan kecepatan angin pada siang dengan malam hari; W = faktor pembobot; Rn = energi radiasi bersih yang menghasilkan evaporasi, mm/hari; f(u) = fungsi kecepatan angin rata-rata yang diukur pada ketinggian 2 m dengan satuan kecepatan angin dalam km/hari; (ea-ed) = perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap aktual, mbar.



Kombinasi Metode Penman 



Karena energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan penguapan dan mekanisme diperlukan untuk menghilangkan uap air Penman (1948) menggabungkan pendekatan keseimbangan energy dan proses transfer uap air untuk menghitung penguapan







Rumus:



H  R A (1  r )(0.18  0.55n / N )  Ta4 (0.56  0.092 ed )[0.10  0.9n / N ]



Eo  0.35(ea  ed )(1  0.0098u2 ) H  0.27 E0 Et    0.27



Dimana:   H = panas harian pada permukaan RA = radiasi luar angkasa bulanan r = koefisien pantul permukaan n = durasi sinar matahari N = kemungkinan maksimum durasi sinar matahari Ta = temperatur udara harian σ = konstanta Boltzmann = variable diberikan dari table ea = tekanan uap jenuh pada temperature udara ed = tekanan uap diudara U2 = kecepatan angina saat 2m Д = Дea / Дta Eo = Evaporasi Et = evaporasi potensial



Metode Blaney-Cridlle 



 



Uc = k F



Dengan 



Uc = evaporasi rentang tanaman







k = crop faktor (tergantung jenis tanaman)







 t = temperatur rata-rata per bulan F 







p = % jam penyinaran per tahun







faktor k juga tergantung pada musim dan tingkat pertumbuhan



Contoh Soal 



Hitung penguapan harian dari danau untuk satu hari. Datanya sebagai berikut:







Temperatur udara







Temperatur danau



= 85 F



Maksimum = 68 F Minimum 



= 63 F



Temperatur pan Maksimum = 83 F Minimum



= 78 F







Kelembaban relatif = 25%







Kecepatan angina







Penguapan pan = 0.35 in



= 10 mph



Penyelesaian 



(a) Dengan menggunakan rumus EL = K EP = 0.7 (0.35) = 0.245 in (b) tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di danau Esl = 0.692 in. Hg tekanan uap jenuh untuk suhu maksimum di pan Esp = 1.141 in. Hg tekanan uap jenuh untuk temperature udara = 1.214 in. Hg Kelembaban udara = 25% tekanan uap di udara el = (25/100) (1.214) = 0.30 in. Hg dari perbaikan rumus maka didapat



0.692  0.30 E L  1.5 0.35  0.244in 1.141 - 0.30 '