EVAPORASI

Pengertian Evaporasi

Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.

Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan "menguap"

Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat

Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi.

Evaporasi merupakan unsur hidrologi yang sangat penting dalam keseluruhan proses hidrologi. Meskipun dalam beberapa analisis untuk kepentingan tertentu seperti analisis banjir, penguapan ukan merupakan unsur yang dominan, namun untuk kepentingan lain seperti analisis irigasi, dan analisis bendungan, penguapan merupakkan unsur yang sangat penting. Evaporasi sangat mempengaruhi debit sungai, besarnya kapasitas waduk, besarnya kapasitas pompa untuk irigasi, penggunaan konsumtif (consumtif use) untuk tanaman dan lain-lain.

Proses penguapan sebenarnya terdiri dari dua kejadian yang berkelanjutan, yaitu :

a. Interface evaporation, yaitu proses transformasi dari air menjadi uap air di permukaan yang tergantung dari besarnya tenaga yang tersimpan (stored energy).

b. Vertical vapor transfer, yaitu pemindahan (removal) lapisan udara yang kenyang uap air dari interface sehingga proses penguapan berjalan terus. Transfer ini dipengaruhi oleh kecepatan angin, stabilitas topografi dan iklim lokal di sekitarnya.

Penguapan atau evaporasi sangat bervariasi baik harian maupun musiman. Penguapan di siang hari lebih besar jika dibandingkan dengan pengupan di malam hari. Demikian pula penguapan pada musim kemarau dan musim penghujan juga akan berbeda.

Evaporasi atau penguapan juga dipengaruhi oleh besarnya faktor meteorologi, yaitu antara lain :

1. Radiasi matahari (solar radiation).
Evaporasi merupakan konversi air ke dalam uap air. Proses ini terjadi hampir tanpa berhenti di siang hari dan sering kali juga di malam hari. Perubahan dari keadaan cair menjadi gas ini memerlukan input energi yang berupa panas latent atau evaporasi. Proses tersebut akan sangat aktif jika ada penyinaran langsung dari matahari. Awan merupakan penghalang radiasi matahari dan akan mengurangi input energi, jadi akan menghambat proses evaporasi.

2. Angin (wind)
Jika air menguap ke atmosfer maka lapisan batas antara tanah dengan udara menjadi jenuh oleh uap air sehingga proses evaporasi terhenti. Agar proses tersebut berjalan terus, lapisan jenuh itu harus diganti dengan udara kering. Pergantian itu dapat dimungkinkan hanya kalau ada angin, jadi kecepatan angin memegang peranan dalam proses evaporasi.

3. Kelembaman Relatif (relative humidity)
Faktor lain yang mempengaruhi evaporasi adalah kelembapan relatif udara. Jika kelembapan relatif ini naik, kemampuannya untuk menyerap uap air akan berkurang sehingga laju evaporasinya munurun. Penggantian lapisan udara pada batas tanah dan udara dengan udara yang sama kelembapan relatifnya tidak akan menolong untuk memperbesar laju evaporasi. Ini hanya dimungkinkan jika diganti dengan udara yang lebih kering.

4. Suhu (temperature)
Seperti disebutkan di atas, suatu input energi sangat diperlukan agar evaporasi berjalan terus. Jika suhu udara dan tanah cukup tinggi, proses evaporasi akan berjalan lebih cepat jika dibandingkan dengan suhu udara dan tanah rendah, karena adanya energi panas yang tersedia. Karena kemampuan udara untuk menyerap uap air akan naik jika suhunya naik, maka suhu udara mempunyai efek ganda terhadap besarnya evaporasi, sadangkan suhu tanah dan air hanya mempunyai efek tunggal.

Pada waktu pengukuran evaporasi, maka kondisi/keadaan ketika itu harus diperhatikan, mengingat faktor itu sangat dipengaruhi oleh perubahan lingkungan. Karena kondisi-kondisi tidak merata di seluruh daerah, umpamanya di bagian yang satu disinari matahari, dibagian yang lain berawan, maka harus diakui bahwa perkiraan evaporasi yang menggunakan harga yang hanya diukur pada sebagian daerah itu adalah sulit dan sangat menyimpang.

Pelaksanaan Proses Evaporasi

Evaporasi dilaksanakan dengan cara menguapkan sebagian dari pelarut pada titik didihnya, sehingga diperoleh larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Uap yang terbentuk pada evaporasi biasanya hanya terdiri dari satu komponen, dan jika uapnya berupa campuran umumnya tidak diadakan usaha untuk memisahkan komponenkomponennya. Dalam evaporasi zat cair pekat merupakan produk yang dipentingkan, sedangkan uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang. Disinilah letak perbedaan antara evaporasi dan distilasi.

Pelaporan Proses Evaporasi

Proses evaporasi dengan skala komersial di dalam industri kimia dilakukan dengan peralatan yang namanya evaporator. Perlengkapan peralatan : Evaporator, kondensor, Injeksi uap, perangkap uap, perangkap tetes Proses evaporasi didokumentasikan dalam lembar pelaporan sesuai data :

1. Kerja kondensor
2. Kerja injeksi uap
3. Kerja perangkap uap
4. Kerja perangkap tetes

Contoh-contoh Operasi Evaporasi dalam Industri Kimia

1. Pemekatan larutan NaOH
2. Pemekatan larutan KNO3
3. Pemekatan larutan NaCL
4. Pemekatan larutan nira dan lain-lain.

Penjelasan evaporasi secara molekular

Evaporasi Pendinginan melalui evaporasi dapat dijelaskan dengan mudah melalui kinetik molekul sebuah zat.Pada sembarang suhu, molekul dari zat cair dalam keadaan gerak bebas dengan kecepatan yang berbeda-beda. Kalor disekeliling diserap oleh zat cair dan biasanya prosesnya dipercepat dengan tiupan angin. Oleh karena itu, molekul zat cair memiliki energi untuk bergerak lebih cepat.

Pada permukaan zat cair, molekul yang energinya berlebih mampu untuk mengatasi gaya tarik dari molekul lain dan lepas menuju atmosfer. Proses pelepasan molekul tersebut lambat dan mungkin molekul tersebut tertarik kembali oleh molekul lain. Efek keseluruhan adalah terjadinya pelepasan molekul dari molekul lainnya.

Molekul zat cair yang lambat bergerak lebih dingin karena suhu berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata molekul tersebut. Hal ini menjelaskan mengapa suhu turun ketika terjadi evaporasi.

Kejadian sehari-hari yang terkait dengan evaporasi adalah sebagai berikut.

1. Terasa dinginnya kulit ketika menggunakan parfum cair atau kolonyet.
2. Baju basah kemudian kering ketika diangin-anginkan.
3. Sewaktu pengompresan pada tubuh orang sakit. Pengompresan mengakibatkan kalor terserap sehingga suhu tubuh orang yang sakit tetap terjaga.
4. Bersamaan dengan proses pengembunan, evaporasi dimanfaatkan oleh lemari pendingin atau kulkas dalam proses pendinginan.

Model-model Analisis Evapotranspirasi
Perkiraan evapotranspirasi adalah sangat penting dalam kajian-kajian hidrometeoro-logi. Pengukuran langsung evaporasi maupun evapotranspirasi dari air maupun permukaan lahan yang luas akan mengalami banyak kendala. Untuk itu maka dikembangkan beberapa metode pendekatan dengan menggunakan input data-data yang diperkirakan berpengaruh terhadap besarnya evapotranspirasi. Apabila jumlah air yang tersedia tidak menjadi faktor pembatas, maka evapotranspirasi yang terjadi akan mencapai kondisi yang maksimal dan kondisi itu dikatakan sebagai evapotranspirasi potensial tercapai atau dengan kata lain evapotranspirasi potensial akan berlangsung bila pasokan air tidak terbatas bagi stomata maupun permukaan tanah.

Pada daerah-daerah yang kering besarnya evapotranspirasi sangat tergantung pada besarnya hujan yang terjadi dan evapotranspirasi yang terjadi pada saat itu disebut evapotranspirasi aktual.

Analisis Evapotranspirasi Metode Meyer

E = 0,35 (ea – ed) (1 + V/100) mm/hari

Ed = ea * RH

ea ===>lihat tabel berdasar t bola kering

RH ===>lihat tabel berdasar t bola basah & Δ t
V = kecepatan angin (mile/hari)

Evapotranspirasi merupakan faktor dasar untuk menentukan kebutuhan air dalam rencana irigasi dan merupakan proses yang penting dalam siklus hidrologi.

Analisis Evapotranspirasi Potensial Metode Thornwaite

Data yang diperlukan dalam metode ini adalah suhu rata-rata bulanan yang didapat dari suhu rata-rata harian. Data tersebut dianalisis dengan rumus-rumus :

Analisis Neraca Air Metode Thornwaite Mather

Perhitungan neraca air menurut fungsi meteorologis sangat berguna untuk evaluasi ketersediaan air di suatu wilayah terutama untuk mengetahui kapan ada surplus dan defisit air. Neraca air ini umumnya dihitung dengan metoda Thornthwaite Mather.

Data yang diperlukan berupa :

1. Curah hujan bulanan

2. Suhu udara bulanan

3. Penggunaan lahan

4. Jenis tanah atau tekstur tanah

5. Letak garis lintang

Langkah-langkah perhitungan :

1. Hitung suhu udara bulanan rata-rata
   Data suhu udara pada umumnya sulit diperoleh, oleh karena itu suhu udara dapat diperkirakan dengan data suhu yang ada di suatu tempat :Δ t = 0,006 x Δ ht1 = t
   2 ± ΔtΔ h = beda tinggi tempat lokasi 1 dengan lokasi 2 (dalam meter)Δ t = beda suhu udara (Δ C);t2 = suhu udara di lokasi 2.
2. Hitung Evapotranspirasi dengan metode Thornthwaite Mather (Ep)
3. Hitung selisih hujan (P) dengan evapotranspirasi
4. Hitung “accumulated potential water losses” (APWL)
5. Hitung “Water Holding Capacity” (Sto) berdasar Tabel (Lampiran 4)
6. Hitung soil moisture storage (St.)
7. Sto dihitung atas dasar data tekstur tanah, kedalaman akar
8. Hitung delta St tiap bulannyaΔ st = Sti bulan ke i dikurangi St bulan ke (i – 1)
9. Hitung evapotranspirasi aktual (Ea)
   untuk bulan basah ( P > Ep), maka Ea = Ep
   untuk bulan kering ( P < ea =" P">
10. Hitung surplus air (S); Bila P > Ep, maka S = ( P – EP) – Δ St.
11. Hitung defisit (D), D = Ep – Ea.

Analisis Evapotranspirasi Metode Turc Langbein

Rumus umum yang digunakan yaitu konsep neraca air secara meteorologis pada suatu DAS(Seyhan, 1977) :

P = R + Ea ± Δ St

Dalam hal ini :

P = curah hujan

R = limpasan permukaan

Ea = evapotranspirasi aktual

Δ St = perubahan simpanan

Apabila neraca air tersebut diterapkan untuk periode rata-rata tahunan, maka Δ St dapat dianggap nol, sehingga surplus air yang tersedia adalah :

R = P – Ea

Dan jumlah air yang tersedia diperkirakan sebesar 25% hingga 35% dari surplus air.
Menurut Keijne (1973), evapotranspirasi aktual tahunan dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus Turc-Langbein :

Dalam hal ini :

E = evapotranspirasi aktual (mm/tahun)

Eo = evaporasi air permukaan (mm/tahun)

P = curah hujan rata-rata (mm/tahun)

T = suhu udara rata-rata (oC)

Nilai suhu udara dapat diketahui berdasarkan data suhu udara rata-rata tahunan dari stasiun yang diketahui dengan persamaan :

T1 = T2 ± (Z1 – Z2) 0,006

Dalam hal ini :

T1 = suhu udara yang dihitung pada stasiun 1

T2 = suhu udara yang diketahui dari stasiun 2

Z1 = elevasi stasiun 1

Z2 = elevasi stasiun 2