ANALISIS DISTRIBUSI PANAS PADA MEDIUM TANAH BERDASARKAN PERBEDAAN DIFUSIVITAS TERMAL LAPISAN TANAH MENGGUNAKAN PENDEKATAN DERET FOURIER

Abstract

Panas di dalam tanah merupakan keadaan yang timbul akibat adanya radiasi matahari, panas bumi, reaksi-reaksi kimia di dalam tanah maupun aktivitas-aktivitas biologi di dalam tanah. Faktor utama yang mempengaruhi suhu tanah adalah panas yang berasal dari radiasi matahari. Perpindahan panas yang berlangsung secara radiasi dari matahari ke permukaan tanah akan diteruskan secara konduksi ke lapisan-lapisan tanah yang ada di bawahnya. Perpindahan panas secara konduksi ini disebabkan adanya interaksi atomik antara penyusun tanah tersebut yang menyebabkan terjadinya perpindahan energi kinetik yang berasal dari tumbukan antar molekul. Panas yang ada di permukaan tanah berperan besar pada dinamika panas di bumi. Permukaan tanah akan menjadi sumber panas bagi lapisan tanah di bawahnya dan bagi udara di atasnya. Hal ini menjadikan tanah sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi iklim harian di suatu tempat di bumi. Setiap kedalaman yang berbeda memiliki suhu yang berbeda. Hal ini karena adanya pengaruh dari kandungan kadar air yang bisa ditunjukkan dengan nilai difusivitas termal tanah. Distribusi panas merupakan suatu fenomena alam yang membentuk suatu fungsi yang periodik, sehingga distribusi panas ini bisa dideskripsikan dengan menggunakan pendekatan fungsi Fourier. Masalah pada penelitian ini adalah: (1) Bagaimanakah fungsi gelombang distribusi panas medium tanah berdasarkan perbedaan difusivitas termal lapisan tanah menggunakan pendekatan deret Fourier? (2) Bagaimana pola distribusi panas dalam tanah pada selang waktu 24 jam? Tujuan pada penelitian ini adalah (1) untuk mengetahui fungsi gelombang distribusi panas medium tanah berdasarkan perbedaan difusivitas termal lapisan tanah menggunakan pendekatan deret Fourier, (2) untuk mengetahui pola distribusi panas dalam tanah pada selang waktu 24 jam. Jenis penelitian ini adalah penelitian deskriptif dengan tempat penelitian di tanah sawah Desa Wringinanom Kecamatan Tongas Kabupaten Probolinggo menggunakan 2 sampel tanah yaitu tanah bervegetasi dan tanah tanpa vegetasi. Setiap sampel tanah terdiri dari 6 titik pengukuran yaitu pada kedalaman 0, 10, 20, 30, 40 dan 50 cm. Pengambilan data dalam selang waktu 10 menit selama 24 jam. Untuk menjawab rumusan masalah yang pertama menggunakan fungsi Fourier menggunakan variabel fungsi suhu tiap kedalaman terhadap waktu, sedangkan untuk menjawab rumusan masalah kedua menggunakan grafik hubungan 3 variabel yaitu suhu tanah, kedalaman tanah, dan waktu yang diolah dalam program Matlab. Hasil penelitian suatu perbedaan bentuk fungsi Fourier untuk tiap kedalaman pada 2 sampel yang berbeda. Hal ini dipengaruhi oleh nilai difusivitas termal lapisan tanah sebagai indikator kandungan kadar air pada tanah. Fungsi Fourier yang dihasilkan berbeda-beda pada tiap kedalaman tergantung pada nilai difusivitas termal lapisan tanah. Pola grafik menunjukkan pola gelombang sinusoidal yang menunjukkan suhu tanah tidak konstan tetapi berfluktuasi mengikuti fungsi waktu.