heat flow

5/12/2018 HEAT FLOW - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/heat-flow-55a4d89caef33 1/18

TEMPERATUR BUMI

GRADIENT GEOTHERMAL :

Perubahan temperatur terhadap kedalaman, makin

besar kedalaman, makin besar temperatur.

Gradient rata-rata bumi sebesar 30C/km 1/

30 m



PENGUKURAN GRADIENT

GEOTHERMAL

Untuk mendapatkan data pengukuran yang tepat, maka

dalam pengukuran, harus menghindari :

Pengaruh temperatur permukaan bumi

Air tanah

Darat :

pengukuran temperatur dilakukan pada lobang dengan

kedalaman lebih dari 100 m dengan cara membuat

lobang bor yang diisi dengan cairan ( fluida ) yang

tidak memberikan arus konveksi panas, ketelitian

pembacaan sampai 0,01 C



Di bawah laut/ samudra :

Temperatur di bawah laut/ dasar samudera sudah

cukup stabil sehingga tidak perlu membuat lubang

bor yang dalam ( + 5 m ), bahkan pengukuran

dapat dilakukan dari permukaan dasar laut



FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

TEMPERATUR PERMUKAAN BUMI

Pancaran pans dari matahari

Panas yang naik dan mengalir dari dalam bumi,berhubungan dengan adanya gradient geothermal

Albedo/ reflectivity, perbandingan antara radiasi/ sinar yang dipantulkan permukaan bumi dan radiasitotal yang diterima dari matahari. Albedo rata-rata =0,29, tergantung dari komposisi batuan di permukaanbumi

Emmisivity, yaitu sifat dari permukaan yangmemancarkan panas.

Panas yang hilang ke udara



Teorhema Gustav Kirchoff tahun 1989

´ setiap benda dalam keadaan kesetimbangan termal dengan radiasi dayayang dipancarkan adalah sebanding dengan daya yang diserapnya.µ

Untuk benda hitam, teorema kirchoff dinyatakan oleh :

Dengan J(f,T) adalah suatu fungsi universal (sama untuk semua benda)

yang bergantung hanya pada f , frekuensi cahaya, dan T, suhu mutlak benda.

Persaman ini menunjukkan bahwa daya yang dipancarkan persatuan luaspersatuan frekuensi oleh suatu benda hitam bergantung hanya pada suhu dan

frekuensi cahaya dan tidak bergantung pada sifat fisika dan kimia yang

menyusun benda hitam, dan ini sesuai dengan hasil pengamatan.



HUKUM STEFAN

Josef Stefan (1835-1893) pada tahun 1879, mendapatkan secara

eksperimen bahwa :

daya total persatuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatubenda hitam panas, Itotal (intensitas radiasi total), adalah sebanding dengan

pangkat empat dari suhu mutlaknya.

I total = adalah intensitas (daya persatuan luas) radiasi pada permukaanbenda hitam pada semua frekuensi

Rf = intensitas radiasi persatuan frekuensi yang dipancarkan olehbenda hitam

T = adalah suhu mutlak benda

= tetapan Stefan-Boltzman ( 5.67 x 10-8 W m-2 K-4)



Untuk benda panas yang bukan benda hitam

akan memenuhi hukum yang sama hanya diberitambahan koefisien emisivitas, e, yang lebih kecil

dari I

, sehingga persamaan tersebut juga

dapat ditulis dengan :

P adalah daya radiasi (watt = W) dan A adalah luas permukan benda

(m2).



FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

BESARNYA GRADIENT GEOTERMAL

1. Variasi konduktivitas dari batuan.

konduktivitas berbanding terbalik dengan gradient geothrmal, konduktivitas besar ¨tkecil, konduktivitas kecil ¨t besar.

2. Jarak terhadap sumber magma atau mata air panas makin dekat jaraknya, gradientgeothermal makin besar.

3. Sirkulasi air tanah dari bawah ke permukaan dapat menaikan atau menurunkangradient geothermal.

Gradniet besar karena air tanah dekat dengan sumber magma, gradient kecil karenaair tanah membawa panas dari bawah ke atas.

4. Kelembaban batuan, makin lembab batuan, konduktivitas thermalnya akan semakintinggi sehingga menurunkan gradient geothermal.

5. Produksi/konsumsi panas yang diesebabkan oleh adanya reaksi kimia (endoterm/exoterm).

6. Tekanan dan temperatur, kenaikan temperatur dan tekanan menyebabkan kenaikankonduktivitas yang selanjutnya akan menurunkan gradient geothermal



Gutenberg : konduktivitas batuan naik terhadap kedalaman, atau makin ke

dalam gradient geothermalmakin rendah Bridgeman : konduktivitas batuan mempunyai hubungan dengan kecepatan

gelombang kompresi dalam batuan tersebut dan jarak antara molekul

dalam batuan.

7. Radioaktivitas, desintegrasi menimbulkan panas yang akan menaikkan

gradient geothermal.



SUMBER TEMPERATUR BUMI

Panas yang dihasilkan akibat peluruhan zat

radioaktif

Panas yang sudah ada pada waktu bumi terbentuk

Panas agradasi, akibat adanya pengerutan bumi

dan tumbukan serta pelepasan energi potensial

yang menimbulkan panas yang disebut panas

agradasi



PERHITUNGAN HARGA

ALIR PANAS ( HEAT FLOW )



Perambatan panas terjadi

dengan 3 cara :

Konduksi

panas yang merambat tidak diikiuti oleh gerakan molekul-molekul

penghantar, terjadi pada benda padat, cair, dan gas.

Konveksi

Panas yang merambat diikuti oleh gerakan molekul-molekul media

penghantar, terjadi pada media cair dan gas.

RadiasiPanas yang merambat melalui gelombang elektromagnet dan dapat

terjadi pada media penghantar berupa benda padat, cair, gas dan pada

ruang hampa udara.



Heat Flow (Alir Panas)

Didefinisikan sebagai perambatan panas dengan carakonduksi. Harga alir panas ( Q ) diperoleh dari

perkalian konduktivitas panas ( K ) dengan landaian

suhu

( dT/dZ) sehingga mempunyai persamaan :

Q = K x dT

dZ



Konduktivitas panas dan landaian suhu harus pada

suatu interval dan tempat yang sama. Pengukurankonduktivitas batuan dilakukan di laboratorium dan

pengukuran temperatur untuk penentuan landaian

suhu dilakukan di lapangan pada sumur dalam atau

sumur dangkal.Satuan alir panas adalah HFU ( Heat Flow Unit ),

dimana 1 HFU = 10 -6 kal/cm2 det

Satuan konduktivitas panas adalah HCU ( Heat Conductivity Unit ),

dimana 1 HCU = 10-3 kal/cmCdet

Harga alir panas ( Q ) akan diperoleh dalam satuan HFU apabila

konduktivitas panas dalam HCU dan landaian suhu dalam C/10 m.



Bumi bagian dalam merupakan benda yang relatif panas

dibandingkan dengan bagian luarnya. Oleh sebab itu akan

terjadi perambatan panas dari dalam bumi menuju permukaan

bumi dengan cara konduksi. Anomali alir panas pada

permukaan bumi antara lain terjadi pada :

1. Daerah seismik aktif yaitu pertemuan lempeng tektonik

2. Daerah yang mempunyai unsur radioktif tinggi

3. Daerah jalur gunung api ( daerah prospek panas bumi )

4. Daerah geothermal / hidrothermal

CONTOH : Jalur gunung api di Indonesia sepanjang P. Sumatera, P. Jawa,

dan Nusa Tenggara, serta Maluku dan Sulawesi. Harga alir panas pada

jalur gunung api umumnya bervariasi antara 3 HFU ² 6 HFU sangat

tergantung pada temperatur dan letak kedalaman magma.



PENYEBARAN ALIRAN PANAS DI

PERMUKAAN BUMI

Batas-batas daerah aliran panas dapat dikorelasikan denganbatas-batas tektonik atau fisiografi ( ´ sea floor spreadingµ dan ´ plate tectonic µ).

Dasar samudera

punggung tengah dasar samudera merupakandaerah dengan heat flow tinggi dan bervariasi

Ocean basin merupakan daerah dengan heat flow tinggidan bervariasi

Palung samudra merupakan daerah dengan heat flowsedang dan relatif seragam

Tepi kontinen yang merupakan daerah tektonik aktifmempunyai heat flow tinggi



Kontinent / Benua

Daerah perisai pre Kambrium merupakan daerah

dengan heatflow rendah dan relatif stabil.

Daerah orogenesa merupakan daerah dengan heat

flow tinggi karena adanya aktivitas tektonik dari

gunugn api



CONCENTRATION OF RADIOACTIVE ELEMENTS

( FROM CLARK AND RINGWOOD )

REGION SURFACE

HEAT FLOW

cal/sec cm2

Depth

km

U

ppm

Th

ppm

K

Per cent

Heat

production

10 -12

cal/sec cm2

Oceanic 1.2 5 - 12 0.42 1.68 0.69 0.714

12 - 400 0.13 ² 0.03 0.52 ² 0.12 0.22 -0.05 0.27 ² 0.0680

Shield 1.0 0 - 16 1.00 4.00 1.63 1.67

16 - 37 0.37 1.48 0.61 0.63

37 - 200 0.01 0.04 0.02 0

200 - 400 0.05 0.20 0.10 0

Continental (a ) 1.2 0 - 16 1.32 5.28 2.15 2.2

16 - 37 0.42 1.68 0.69 0.714

Continental

( b )

1.5 0 - 16 1.87 7.48 3.05 3.125

16 - 37 0.57 2.28 0.93 0.95

heat flow

Documents