DESKRIPSI, SILABUS DAN SAP MATA KULIAH FI-472 FISIKA STATISTIK I. DESKRIPSI Mata kuliah ini merupakan mata kuliah wajib. Kompetensi yang diharapkan adalah mahasiswa dapat memiliki pemahaman terhadap hubungan antara prilaku sistem partikel penyusun suatu zat secara mikroskopik dengan akibat yang ditimbulkannya pada skala makroskopik, serta memiliki kemampuan dalam menelaah sifat-sifat zat tersebut. Prasyarat bagi mahasiswa untuk dapat mengikuti perkuliahan ini adalah mahasiswa harus sudah mengikuti matakuliah Matfis I, II, III (non dik), Fisika Modern, Mekanika dan Termodinamika. Materi perkuliahan meliputi: karakteristik sistem makroskopik dan kesetimbangan, konsep dasar probabilitas, deskripsi statistik sistem partikel, ensembel, sistem interaktif, statistik Maxwell-Boltzmann, Bose- Einstein, Fermi-Dirac dan aplikasinya. Perkuliahan disampaikan dengan metoda ceramah, tanya jawab dan diskusi. Untuk mengukur hasil belajar mahasiswa, dilakukan evaluasi berupa tugas pekerjaan rumah, ujian tengah semester dan ujian akhir semester. Buku referensi yang digunakan adalah: 1. Reif F, 1965, Statistical Physics, Berkeley Physics Course, New York. 2. Sears and Salinger, 1986, Thermodynamic, Kinetic Teori and Statistical Termodynamic, Addison Wesley, London. 3. Pointon, 1967, An Introduction to Statistical Physics for Student, Longman, London. II. SILABUS 1. Identitas Mata Kuliah a. Nama Mata Kuliah : Fisika Statistik b. Kode Mata Kuliah : FI472 c. Jumlah SKS : 3 SKS d. Semester : VII e. Kelompok Mata Kuliah : Wajib 1
f. Prasyarat : Matfis I, II, III (non dik), Fisika Modern, Mekanika, Termodinamika g. Nama Dosen : Lilik Hasanah, Endi Suhendi 2. Tujuan Memberikan wawasan kepada mahasiswa untuk memahami hubungan antara prilaku sistem partikel penyusun suatu zat secara mikroskopik dengan akibat yang ditimbulkannya pada skala makroskopik, serta memiliki kemampuan dalam menelaah sifat-sifat zat tersebut. 3. Deskripsi Isi Materi yang dibahas dalam perkuliahan ini meliputi: karakteristik sistem makroskopik dan kesetimbangan, konsep dasar probabilitas, deskripsi statistik sistem partikel, ensembel, sistem interaktif, statistik Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein, Fermi-Dirac dan aplikasinya. 4. Pendekatan/metoda Pembelajaran Perkuliahan disampaikan dengan metoda ceramah, tanya jawab dan diskusi. 5. Media Pembelajaran LCD, OHP 6. Evaluasi UTS, UAS, Tugas 7. Materi Perkuliahan 7.1 Pertemuan ke-1 - Aturan Perkuliaan - Pendahuluan Fisika Statistik 7.2 Pertemuan ke-2 - Tinjauan singkat Termodinamika 2
7.3 Pertemuan ke-3 - Karakteristik sistem makroskopik 7.4 Pertemuan ke-4 - Pengantar metode statistik 7.5 Pertemuan ke-5 - Deskripsi statistik sistem partikel 7.6 Pertemuan ke-6 - Ensembel dan Sistem Interaktif I 7.7 Pertemuan ke-7 - Ensembel dan Sistem Interaktif II 7.8 Pertemuan ke-8 - UTS 7.9 Pertemuan ke-9 - Tingkat Energi dan Keadaan Energi - Keadaan Makro dan Keadaan Mikro - Peluang Termodinamika 7.10 Pertemuan ke-10 - Fungsi distribusi Maxwell-Boltzmann 7.11 Pertemuan ke-11 - Entropi dalam Mekanika Statistik - Distribusi Kecepatan Molekul dalam Gas Ideal 7.12 Pertemuan ke-12 - Fungsi distribusi Bose-Einstein. 7.13 Pertemuan ke-13 - Asas Ekipartisi Energi - Kapasitas Panas Gas Molekul Diatomik - Gas dalam Medan Gravitasi 7.14 Pertemuan ke-14 - Radiasi Benda Hitam - Kapasitas Panas Zat Padat Menurut Einstein dan Debaye 7.15 Pertemuan ke-15 - Funsi Distrbusi Fermi-Dirac. 3
7.16 Pertemuan ke-16 - Gas Elektron dalam Logam - Sifat Paramagnetik dan Konduktifitas Listrik Gas Elektron 8. Referensi 1. Reif F, 1965, Statistical Physics, Berkeley Physics Course, New York. 2. Sears and Salinger, 1986, Thermodynamic, Kinetic Teori and Statistical Termodynamic, Addison Wesley, London. 3. Pointon, 1967, An Introduction to Statistical Physics for Student, Longman, London. 4. Agus Purwanto, 2007, Fisika Statistik, Penerbit Gaya Media, Yogyakarta 5. Mikrajuddin Abdullah, 2007, Pengantar Fisika Statistik untuk Mahasiswa, Penerbit ITB, Bandung 6. Utari S, Suhendi E, 2004, Diktat Kuliah Fisika Statistik 4
III. SATUAN ACARA PERKULIAHAN Nama Mata Kuliah Kode Mata Kuliah Jumlah SKS Semester Nama Dosen Referensi : Fisika Statistik : FI472 : 3 SKS : VII : Lilik Hasanah, Endi Suhendi : I. Reif F, 1965, Statistical Physics, Berkeley Physics Course, New York. II. Sears and Salinger, 1986, Thermodynamic, Kinetic Teori and Statistical Termodynamic, Addison Wesley, London. III. Pointon, 1967, An Introduction to Statistical Physics for Student, Longman, London. IV. Agus Purwanto, 2007, Fisika Statistik, Penerbit Gaya Media, Yogyakarta V.Mikrajuddin Abdullah, 2007, Pengantar Fisika Statistik untuk Mahasiswa, Penerbit ITB, Bandung VI. Utari S, Suhendi E, 2004, Diktat Kuliah Fisika Statistik FI 472 Fisika Statistik Standar Kompetensi: Memiliki tentang hubungan antara prilaku sistem partikel penyusun suatu zat secara mikroskopik dengan akibat yang ditimbulkannya pada skala makroskopik, serta memiliki kemampuan dalam menelaah sifat-sifat zat tersebut. Minggu Ke Kompetensi Dasar Indikator Materi Pokok/ Sub Materi Pokok Pengalaman Belajar Media Evaluasi Sumber 1 Memiliki batasan Pendahuluan: Menyimak IV : 1-6 fisika statistik Pengantar fisika penjelasan dosen statistik tentang aturan tentang ruang kedudukan fisika Kedudukan fisika perkuliahan lingkup materi statistik dalam ilmu statistik dalam ilmu Menyimak fisika statistik fisika fisika penjelasan dosen, Pendekatan yang diskusi dan tanya pendekatan yang digunakan dalam jawab tentang digunakan dalam fisika statistik pengantar fisika 5
fisika statistik statistik, kedudukan fisika statistik dalam ilmu fisika dan pendekatan yang digunakan dalam fisika statistik 2 Mengingatkan Mampu menjelaskan Tinjauan Singkat komputer IV : 1- kembali hukum-hukum Termodinamika : 29 konsep-konsep Pengertian dasar Mampu menjelaskan Persamaan keadaan yang berhubungan dengan fisika statistic besaran terukur dari suatu system ditinjau melalui persamaanpersamaan Hukum-hukum Energi bebas 3 Memiliki Mampu Pengantar Metode Tugas 1 IV : 29- menjelasakan Statistik : UTS 44 random walk dan Random walk tentang random distribusi binomial Distribusi pengantar metode walk, distribusi Mampu Binomial statistik binomial, nilai rata-rata dan menjelasakan nilai rata-rata Nilai rata-rata Sifat fungsi 6
sifat fungsi Mampu menjelaskan faktorial faktorial sifat fungsi faktoria 4 Memiliki Karakteristik Sistem Tugas 1 I : 1-51 karakteristik dari Makroskopik dan UTS IV:45- sistem makroskopik Kesetimbangan: 50 tentang batasan Karakteristik sistem karakteristik sistem VI : 7- karakteristik sistem makroskopik makroskopik makroskopik dan 17 dari sistem dan sisitem Pendekatan proses kesetimbangan makroskopik mikroskopik kesetimbangan dan proses kesetimbangan proses dan pendekatan kesetimbangan 5 Memiliki Deskripsi Statistik Tugas 3 I : 99- keadaan-keadaan Sistem Partikel: UTS 136 mikroskopik dari Spesifikasi keadaan IV : 50- tentang konsep suatu sistem fisis dari sebuah system spesifikasi keadaan dari 76 statistik pada konsep Ensamble statistik sebuah sistem, VI : 36- sistem partikel ensamble statistik postulat-postulat statistik Menghitung Postulat statistik Perhitungan probabilitas Jumlah keadaan yang diijinkan pada ensamble statistik, postulat statistik, perhitungan probabilitas, jumlah keadaan yang diijinkan 48 7
probabilitas keadaan sebuah sistem pada sebuah sistem mikroskopik tertentu makroskopik makroskopik Menurunkan ungkapan jumlah keadaan yang diijinkan pada sebuah sistem makroskopik 6 Memiliki besaran Entropi dan Tugas 4 I : 141- mikroskopis dari Temperatur: UTS 178 sistem fisis yang Distribusi energi IV: 81- tentang entropi dikaitkan dengan antara dua sistem distribusi energi antara 92 dan temperatur besaran makroskopis dua sistem VI : 49- Entropi dan makroskopis,, entropi 62 temperatur dikaitkan dan temperatur dengan jumlah keadaan Perubahan entropi Perubahan energi dan temperatur 7 Memiliki Ensambel dan Sistem Tugas 4 I : 141- distribusi energi Interaktif : UTS 178 8
antara dua sistem Ensembel IV : 95- tentang makroskopis yang Mikrokanonik distribusi energi antara 103 ensambel dan berinteraksi termal Ensembel Kanonik dua sistem VI : 49- sistem interaktif konsep interaksi termal antara suatu sistem dengan reservoir kalor Aplikasi pada suseptibilitas bahan magnet dan energi rata-rata gas ideal makroskopis, sistem yang berhubungan dengan reservoir kalor, ensembel mikrokanonik, 62 konsep ensembel kanonik dan ensambel dan jenis- aplikasi interaksi jenis ensambel termal (suseptibilitas Mengaplikasikan bahan magnet dan konsep interaksi energi rata-rata gas termal antara suatu ideal) sistem dengan reservoir kalor pada kasus-kasus fisis 8 UJIAN TENGAH SEMESTER 9 Memiliki tingkat Tingkat energi dan Tugas 7 II : 302- energi dan keadaan keadaan energi, 337 energi Keadaan makro dan III : 7- tentang tingkat keadaan mikro tingkat energi dan 63 9
energi dan keadaan makro dan Peluang keadaan energi, IV :123 keadaaan keadaan mikro suatu keadaan makro dan V: 1-3 energi, keadaan sistem keadaan mikro, peluang VI : 93- makro dan konsep, 127 keadaan mikro peluang serta peluang 10 Memiliki Memahami Statistik Maxwell- Tugas 5 III : 9- bagaimana proses Boltzmann 26 membangun statistik Anggapan dan fungsi IV: 192- mengenai Maxwell-Boltzmann distribusi Maxwell- fungsi distribusi 194 perumusan dengan Boltzmann Maxwell-Boltzmann V: 4-45 statistic menggunakan prnsip Maxwell- statistik murni. Boltzmann 11,12 Memiliki entropi Aplikasi Statistik Tugas 8 II : 350- dalam mekanika Maxwell-Boltzmann: 376 statistik Entropi dalam III : 7- tentang aplikasi mekanika statistik entropi dalam 63 statistik distribusi kecepatan Distribusi kecepatan mekanika statistik, IV : 93- Maxwell- molekul dalam gasi molekul dalam gas distribusi kecepatan 127 Boltzmann deal ideal molekul dalam gas 10
asas Asas ekipartisi ideal, asas ekipartisi ekipartisi energi energi energi, sifat kapasitas sifat Sifat kapasitas panas panas gas pada molekul kapasitas panas gas gas pada molekul diatomik dan pengaruh pada molekul diatomik dan gaya gravitasi pada diatomik Pengaruh gaya sifat gas ideal gravitasi pada sifat pengaruh gaya gas ideal gravitasi pada sifat gas ideal 13 Memiliki Memahami Statistik Bose- Tugas 6 III : 45- bagaimana proses Einstein Anggapan dan 49 membangun statistik fungsi distribusi Bose- IV: 159- mengenai Bose-Einstein Einstein fungsi distribusi Bose- 168 perumusan dengan Einstein V: 46-55 statistic Bose- menggunakan prnsip Einstein statistik murni. 14 Memiliki Aplikasi Statistik Tugas 9 II : 386- peristiwa radiasi Bose-Einstein: 395 benda hitam Radiasi benda hitam III : 7- tentang aplikasi Menurunkan hukum Kapasitas panas zat radiasi benda hitam, 63 statistik Bose- Stefan-Boltzmann padat menurut kapasitas panas zat IV:159-11
Einstein Einstein dan Debaye padat menurut Einstein 168 kapasitas panas zat dan Debaye V:119- padat menurut 137 Einstein dan Debaye VI : 93-127 15 Memiliki Memahami Statistik Fermi-Dirac Tugas 7 III : 45- bagaimana proses Anggapan dan fungsi 49 membangun statistik distribusi Fermi-Dirac IV: 168- mengenai FermiDirac dengan fungsi distribusi Fermi- 192 perumusan menggunakan prnsip Dirac V: 56-63 statistic Fermi- statistik murni. Dirac 16 Memiliki konsep Aplikasi Statistik Tugas II : 395- gas elektron dalam Fermi-Dirac: 10 405 logam Gas elektron dalam gas III : 7- tentang aplikasi Menurunkan logam elektron dalam logam, 63 statistik Fermi- ungkapan energi Sifat paramagnetik sifat paramagnetik dan IV: 168- Dirac kinetik rata-rata dan konduktifitas konduktifitas listrik gas 192 elektron dalam gas listrik gas elektron elektron V : 138- elektron 158 Menurunkan VI : 93- ungkapan kapasitas 127 12
panas gas elektron sifat paramagnetik dan konduktifitas listrik gas elektron 13