(Tantangan hari ke-19)

Bagian dari Buku Siswa Bertanya Fisika Menjawab

Udara di puncak gunung atau di dataran tinggi biasanya lebih dingin dibandingkan udara di dataran rendah atau di tempat yang berada di dekat permukaan laut. Semakin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, semakin dingin udara di tempat tersebut. Seharusnya udara di puncak gunung lebih panas karena puncak gunung lebih dekat dengan matahari, tetapi mengapa di puncak gunung udara terasa lebih dingin?

Menurut hukum gravitasi Newton, besar gaya gravitasi bumi pada suatu tempat berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat bumi dengan tempat itu. Jadi semakin jauh suatu tempat dari pusat bumi, semakin kecil gaya gravitasi bumi pada tempat tersebut. Dengan kata lain, semakin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, semakin kecil gaya gravitasi bumi pada tempat itu. Jadi gaya gravitasi bumi pada tempat di dekat permukaan laut atau di dataran rendah lebih besar daripada gaya gravitasi bumi di dataran tinggi atau di puncak gunung.

Gaya gravitasi bumi menarik udara, sehingga udara tetap berada di dekat permukaan bumi. Semakin besar gaya gravitasi bumi, semakin banyak udara yang ditarik, sebaliknya semakin kecil gaya gravitasi bumi, semakin sedikit udara yang ditarik. Gaya gravitasi bumi pada tempat di dekat permukaan laut lebih besar sehingga jumlah udara yang berada di dekat permukaan laut lebih banyak. Sebaliknya gaya gravitasi bumi di puncak gunung lebih kecil sehingga jumlah udara yang ada di puncak gunung lebih sedikit.

Udara terdiri dari molekul-molekul gas yang selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Setiap molekul gas yang bergerak mempunyai energi kinetik. Semakin banyak udara, semakin besar energi kinetik. Semakin cepat gerakan molekul udara, semakin besar energi kinetik. Jumlah udara di puncak gunung lebih sedikit sehingga energi kinetik udara lebih kecil. Sebaliknya jumlah udara pada tempat di dekat permukaan laut lebih banyak sehingga energi kinetik udara lebih besar.

Coba tumbukkan kedua tangan kamu. Apa yang kamu rasakan? Tangan kamu terasa hangat ketika terjadi tumbukan. Ketika tangan kamu bergerak, tangan kamu mempunyai energi kinetik. Besar atau kecilnya energi kinetik bergantung pada kecepatan gerak tangan kamu dan massa tangan kamu. Semakin cepat gerakan tangan kamu sebelum kedua tangan kamu bertumbukan, semakin hangat tangan kamu akibat tumbukan. Jadi besar atau kecilnya energi kinetic menentukan panas atau dingin yang kamu rasakan.

Udara di puncak gunung mempunyai energi kinetik lebih kecil sehingga panas yang dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara molekul gas juga sedikit. Sebaliknya udara pada tempat di dekat permukaan laut mempunyai energi kinetik lebih besar sehingga panas yang dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara molekul gas juga banyak. Selain itu, jika jumlah molekul gas sedikit maka peluang terjadinya tumbukan juga kecil. Jika jumlah molekul gas banyak maka peluang terjadi tumbukan lebih besar. Banyak atau sedikitnya jumlah tumbukan antara molekul juga menentukan banyak atau sedikit panas yang dihasilkan.