Dokumen tersebut membahas tentang temperatur tanah dan properti panas tanah. Temperatur tanah dipengaruhi oleh pertukaran panas dengan udara dan lingkungan serta aliran panas di dalam tanah yang dipengaruhi oleh proses fisika, kimia, dan biologi. Kapasitas panas tanah bergantung pada komposisi, densitas, dan kelembaban tanah.

1. TEMPERATUR TANAH
DR. IR. U. E. SURYADI
SOIL SCIENCE DEPARTMENT
a.Bentuk Perpindahan Energi
b.Konduksi Panas dalam Tanah
c.Keterhantaran Panas
d.Daerah Panas Profil Tanah

2. Soil temperature, its value at any moment and the manner of
its variation in time and space, is a factor of primary
importance in determining the rates and directions of soil
physical processes and of energy and mass exchange with the
atmosphere.
Temperature governs evaporation and aeration as well as the
types and rates of chemical reactions that take place in the
soil.
Finally, soil temperature strongly influences biological
processes, such as seed germination, seedling emergence and
growth, root development, and microbial activity.

3. RENDAHNYA TEMP.
MENYEBABKAN
RENDAHNYA
KONSENTRASI O2:
T < 18ºC  O2 = 2,2%
T = 30ºC  O2 = 21%

4. SIFAT-SIFAT PANAS
TANAH:
1.Temperatur  intensitas panas dalam tanah
2.Kandungan panas  ∑ kalori
3.Kapasitas panas (C) panas yang diperlukan utk menaikkan
temperatur satu unit volume/massa tanah sebesar 1ºC 
kal/cm3.ºC atau kal/g.ºC
4.Konduktivitas panas (K) jumlah aliran panas untuk setiap area
per waktu thdp gradient temperatur  kal/cm.s.ºC
The pertinent values of the three parameters just
defined, namely, the volumetric heat capacity C,
thermal conductivity Κ, and thermal diffusivity DT.
Together, they are called the thermal properties
of soils

5. A soil’s volumetric heat capacity C is defined as the change of a unit
volume’s heat content per unit change in temperature.
It is expressed as cal per cm3 per degree or joules per m3 per degree.
Thus, C depends on the composition of the soil’s solid phase
(mineral and organic components), on particle density (ρ), and on
soil wetness (Table 12.1).

6. KONDUKTIVITAS PANAS
Since the thermal conductivity of air is
very much smaller than that of water
or solid matter, a high air content (or
low water content) corresponds to a
low thermal conductivity.
Kemampuan bahan
menghantarkan panas
Mineral soil matter is good
conductor, water
intermediate, air very poor.
Mineral soils have larger
thermal conductivity than
organic soils
Mineral
Soil
Organic Soil

7. KAPASITAS PANAS CV:
Untuk tanah mineral lembab Cv tergantung pd kandungan air dan
komposisi material mineral/organik dlm tanah.
Panas jenis tanah mineral = 0,2 kal/g.ºC.
Perbandingan konduktivitas panas K thdp kapasitas panas per
volume C (=ρCm) disebut difusivitas panas DT, shg:
DT = K/C
Diartikan sebagai perubahan kandungan panas per unit volume
tanah per unit perubahan temperatur, dgn satuan kalori/cm3.K
atau Joule/m3.K. atau kalori/g.ºC
ATAU: Jmlh panas yg diperlukan utk menaikkan temperatur satu
unit volume atau massa tanah sebesar 1ºC

8. C dapat dihitung dari penjumlahan C dari bentuk bahan tanah,
beratnya (volume fraksi)
C = ∑ fsiCsi + fwCw + faCa
f = volume fraksi setiap fase zat
s = padatan, si= variasi fase padatan misalnya mineral/bo
w = air ; a = udara
Nilai C masing2 komponen:
Cw= ρw Cmw; Ca= ρa Cma, (ρa=1/1000) ; Csi= ρsi Cmsi
C = fm Cm+ fo Co +fw Cw + (faCa=0) 
C = fm Cm+ fo Co +fw Cw
m = bahan mineral; o = bo; w = air
fm+fo+fw+fa=1  fm+fo+fw=1-fa  total porositas f=fa+fw

9. Berdasarkan Tabel 12.1.
maka:
C = 0,48fm + 0,6fo + fw

10. • INCOMING SHORTWAVE FROM SUN
• OUTGOING LONGWAVE FROM
EARTH-ATMOSPHERE

11. TEMPERATUR TANAH BERVARIASI:
PERTUKARAN PANAS DGN UDARA  KONDUKSI DAN
KONVEKSI
PERTUKARAN PANAS DGN LINGKUNGAN  RADIASI
ALIRAN PANAS DLM TANAH  KONDUKSI
PROSES FISIKA, KIMIA, BIOLOGI
KAPASITAS PANAS Cv PADA TANAH MINERAL LEMBAB
TERPENGARUH OLEH KANDUNGAN AIR DAN KOMPOSISI MATERIAL
MINERAL/ORGANIK DLM TANAH.
Cv = 0,2 ρb + θv atau Cv = ρb (0,2 + θm)
 Cv=kapasitas panas volumetrik tanah
 ρb= bobot isi tanah
 θv= kandungan air tanah (%vol)
 θm= kandungan air tanah (%grav)

13. JMLH PANAS Qq yang diperlukan utk mengubah temperatur pd vol
tanah tertentu V dari temperatur T1 ke T2 :
Qq = Cv.V (T2 – T1) = Cv.V. ΔT ;nilai Cv bervariasi tergantung
perubahan kadar air
Utk ALIRAN PANAS TETAP:
Qq = - Kq At
ΔT
Δz
 Kq= konduktivitas panas
 At= luas - waktu

ΔT
Δz
= gradient temperature dlm arah z (vertikal)

Qq
At
= Jq = fluks densitas panas = G  Jq = G = ±
Cv.V. ΔT
At

14. No KEDALAMAN TANAH
(cm)
TEMPERATUR (ºC) BOBOT
ISI (
g.cm-3)
θv
05.00 14.00
1 0 – 5 15 35 1,0 0,05
2 5 – 20 20 30 1,1 0,10
3 20 – 60 18 25 1,2 0,20
4 60 - 120 17 18 1,3 0,25
Tentukan jmlh panas yg terjerap dlm tanah utk per luas
permukaan area,
Qq
A
, dari waktu 05.00 s.d. 14.00
Solusi:
Qq
A
=
(0,2 ρb + θv) V. ΔT
A

Qq
A
= (
Qq
A
)0-5 + … + (
Qq
A
)60-120 = 227
kal/cm3

15. 0
5
10
Kedalaman tanah
(cm)
Kq = 0,004
kal/cm.s.ºC
Ts =
20ºC
T5 =
25ºC
Tentukan jmlh panas per unit
area yg mengalir dr atas sampai
kedalaman 5 cm selama 1 hari,
dgn anggapan temperatur harian
tetap konstan.
SOLUSI:
Qq = - Kq At
Ts − T5
Zs − Z5
A = 1cm2; t= 86400s; ΔT= -5ºC ;
ΔZ = 0 – (-5) = 5 cm
Qq = +346 kal
+ aliran panas ke atas
(sesuai arah gradient
temperatur)

16. Utk ALIRAN PANAS TIDAK TETAP:
Kenyataan hanya sedikit sekali terjadi aliran panas yg tetap dlm
tanah, krn temperatur tanah pd setiap saat dan kedalaman
tanah tertentu dpt bervariasi atau mengalami
penurunan/penaikan yg bertahap
δT
δt
= Dq
δ2T
δ 𝑍2
Dq =
𝐾𝑞
𝐶𝑣
difusivitas panas (cm2/t)
Konduktivitas panas tanah 18 kal/cm.jam.ºC , θv = 0,22,
ρb = 1,25 g/cm3. Tentukan difusivitas panas!
Dq =
𝐾𝑞
0,2 ρb + θv
=
18
0,2.1,25 + 0,22
= 38 cm2/jam

17. δT
δt
= Dq
δ2T
δ 𝑍2 𝑇𝑖
𝑗+1
− 𝑇𝑖
𝑗
∆𝑡
𝐷𝑞 (𝑇𝑖−1
𝑗
− 2𝑇𝑖
𝑗
+ 𝑇𝑖+1
𝑗
)
∆𝑍 2
Diketahui bahwa Dq [
Δ𝑡
∆𝑍 2 ] = 0,5
𝑻𝒊
𝒋+𝟏
= 𝟎, 𝟓 (𝑻𝒊−𝟏
𝒋
+ 𝑻𝒊+𝟏
𝒋
)
T= perkiraan temperatur tnh pd suatu waktu & kedalaman tertentu
i = kedalaman tertentu
j = waktu tertentu

18. waktu
j 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
00.00 18,6 21,8 23,2 21,8 21 20 18,8 18,5 18 17 16,5
02.00 16,8 16,5
04.00 15,5 16,5
06.00 15,6 16,5
08.00 17,3 16,5
10.00 23,9 16,5
12.00 32,1 16,5
14.00 38,7 16,5
16.00 37,4 16,5
18.00 31,9 16,5
20.00 26,5 16,5
22.00 23,2 16,5
24.00 21,5 16,5
kedalaman(cm) i
1). Tentukan T utk i, ΔZ (10cm), dan j, Δt (2jam) lainnya, dgn cttn
bhw T (tulisan merah)  kondisi awal (baris atas), kondisi
permukaan tanah (kolom kiri), asumsi konstan (kolom kanan)
Untuk T pd i = 10
cm dan j = pukul
02.00 :
𝑻𝒊
𝒋+𝟏
= 𝟎, 𝟓 (𝑻𝒊−𝟏
𝒋
+ 𝑻𝒊+𝟏
𝒋
)
(j+1)=2; i=10
trhdp kondisi semula
𝑻𝟏𝟎
𝟐
= 𝟎, 𝟓 𝑻𝟎
𝟎
+ 𝑻𝟐𝟎
𝟎
= 0,5 (18,6 +23,2
= 20,9 ºC

19. 2). Dari tabel di atas dapat ditentukan nilai Dq dan t untuk
kedalaman 15 cm:
Dq [
Δ𝑡
∆𝑍 2 ] = 0,5  Dq = 0,5 [ ∆𝑍 2/Δ𝑡] = 0,5[ 10 2/2] = 25 cm2/jam
Utk kedalaman 15 cm  Δ𝑡=0,5[ ∆𝑍 2/𝐷𝑞] 0,5[ 15 2/25]=4,5 jam
3). Permukaan sebidang tanah bertemperatur 20ºC. Pada suatu
saat, t=0, didirikan bangunan yg menyebabkan temperaturnya 
0ºC. Bila konduktivitas panas tanah 18 kal/cm.jam.ºC , θv = 0,22
dan bulk density = 1,25 g/cm3; tentukan waktu yg diperlukan
sehingga pada kedalaman 30 cm bertemperatur ≤ 16ºC, setelah
bangunan didirikan.

20. Solusi: Pilih kenaikan kedalaman 10 cm  ΔZ = 10 cm
Dq =
𝐾𝑞
0,2 ρb + θv
=
18
0,2.1,25 + 0,22
= 38 cm2/jam
Δ𝑡=0,5[ ∆𝑍 2/𝐷𝑞] = 1,32 jam  disusun tabel sbb:
ΔZ, i
(cm) Δt , j (jam)
0 1,32 2,64 3,96 5,28 6,60 7,92 9,24
0 0 0 0 0 0 0 0 0
10 20
20 20
30 20
40 20
50 20
𝑻𝟏𝟎
𝟏,𝟑𝟐
= 𝟎, 𝟓 𝑻𝟎
𝟎
+ 𝑻𝟐𝟎
𝟎
= 0,5 (0 +20)
= 10 ºC
𝑻𝒊
𝒋+𝟏
= 𝟎, 𝟓 (𝑻𝒊−𝟏
𝒋
+ 𝑻𝒊+𝟏
𝒋
)

21. Grafik dari contoh soal 1 ????