IX. Aplikasi Mekanika Statistik

dokumen-dokumen yang mirip
VI. Teori Kinetika Gas

3. Teori Kinetika Gas

3. Termodinamika Statistik

2. Deskripsi Statistik Sistem Partikel

Chap. 8 Gas Bose Ideal

Fisika Panas 2 SKS. Adhi Harmoko S

SUHU DAN KALOR OLEH SAEFUL KARIM JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FPMIPA UPI

VIII. Termodinamika Statistik

Teori Kinetik & Interpretasi molekular dari Suhu. FI-1101: Teori Kinetik Gas, Hal 1

11/25/2013. Teori Kinetika Gas. Teori Kinetika Gas. Teori Kinetika Gas. Tekanan. Tekanan. KINETIKA KIMIA Teori Kinetika Gas

FIsika TEORI KINETIK GAS

10. Mata Pelajaran Fisika Untuk Paket C Program IPA

Hukum Termodinamika 1. Adhi Harmoko S,M.Kom

Elektron Bebas. 1. Teori Drude Tentang Elektron Dalam Logam

Momentum Linier. Hoga saragih. hogasaragih.wordpress.com

2.7 Ensambel Makrokanonik

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Gas elektron bebas yang mencakup: Elektron

Getaran Dalam Zat Padat BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Disini akan dianalisa gerah sebuah molekul gas yang massanya đť‘š! =!! Setelah tumbukan dinding tetap diam đť‘Ł! = 0

52. Mata Pelajaran Fisika untuk Sekolah Menengah Atas (SMA)/Madrasah Aliyah (MA) A. Latar Belakang B. Tujuan

KIMIA FISIKA I TC Dr. Ifa Puspasari

Chap 7. Gas Fermi Ideal

n i,n,v = N (1) i,n,v Kedua, untuk nilai termperatur tertentu, terdapat energi rerata n i,n,v E i = N < E i >= N U (2) V i,n,v n i,n,v N = N N (3)

Atau dengan menginverse S = S(U), menjadi U=U(S), kemudian menghitung:

Fisika Dasar I (FI-321)

Gaya merupakan besaran yang menentukan sistem gerak benda berdasarkan Hukum Newton. Beberapa fenomena sistem gerak benda jika dianalisis menggunakan

XV. PENDAHULUAN FISIKA MODERN

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

BAB II SIFAT-SIFAT ZAT CAIR

STANDAR KOMPETENSI DAN KOMPETENSI DASAR MATA PELAJARAN FISIKA

Bab VIII Teori Kinetik Gas

Fisika Umum (MA101) Kalor Temperatur Pemuaian Termal Gas ideal Kalor jenis Transisi fasa

SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG

Pilihan ganda soal dan jawaban teori kinetik gas 20 butir. 5 uraian soal dan jawaban teori kinetik gas.

BAGIAN 1 PITA ENERGI DALAM ZAT PADAT

BAB TEEORI KINETIK GAS

BAB 14 TEORI KINETIK GAS

IV. Entropi dan Hukum Termodinamika II

DINAS PENDIDIKAN KOTA PADANG SMA NEGERI 10 PADANG Besaran dan Satuan

RENCANA PROGRAM DAN KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS) SEMESTER GANJIL 2012/2013

TERMODINAMIKA MIRZA SATRIAWAN

Chap 7a Aplikasi Distribusi. Fermi Dirac (part-1)

Ensembel Grand Kanonik (Kuantum) Gas IDeal

W = p V= p(v2 V1) Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

2.11 Penghitungan Observabel Sebagai Rerata Ensambel

sifat-sifat gas ideal Hukum tentang gas 3. Menerapkan konsep termodinamika dalam mesin kalor

FI-5002 Mekanika Statistik SEMESTER/ Sem /2017 PR#1 : Review of Thermo & Microcanonical Ensemble Dikumpulkan :

WUJUD ZAT (GAS) Gaya tarik menarik antar partikel sangat kecil

6. Mekanika Lagrange. as 2201 mekanika benda langit

K13 Revisi Antiremed Kelas 11 Fisika

Xpedia Fisika. Soal Zat dan Kalor

4. Hukum-hukum Termodinamika dan Proses

FI-2283 PEMROGRAMAN DAN SIMULASI FISIKA

Xpedia Fisika. Kapita Selekta Set Energi kinetik rata-rata dari molekul dalam sauatu bahan paling dekat berhubungan dengan

HUKUM I TERMODINAMIKA

BAB III SISTEM DAN PERSAMAAN KEADAAN

SMP kelas 7 - FISIKA BAB 2. Klasifikasi BendaLatihan Soal 2.1

Atom menyusun elemen dengan bilangan sederhana. Setiap atom dari elemen yang berbeda memiliki massa yang berbeda.

TEMPERATUR. Air dingin. Air hangat. Fisdas1_Temperatur, Sabar Nurohman, M.Pd

FISIKA MODERN. Staf Pengajar Fisika Departemen Fisika,, FMIPA, IPB

BAB TEORI KINETIK GAS

IDE-IDE DASAR MEKANIKA KUANTUM

Keunggulan Pendekatan Penyelesaian Masalah Fisika melalui Lagrangian dan atau Hamiltonian dibanding Melalui Pengkajian Newton

BAB I BESARAN DAN SISTEM SATUAN

Diktat TERMODINAMIKA DASAR

TEORI KINETIK GAS (II) Dr. Ifa Puspasari

BA B B B 2 Ka K ra r kt k eri r s i tik i k S is i tem Ma M kr k o r s o ko k p o i p k i Oleh Endi Suhendi

MATERI II TINGKAT TENAGA DAN PITA TENAGA

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

MOMENTUM DAN IMPULS FISIKA 2 SKS PERTEMUAN KE-3

BAB 2 ENERGI DAN HUKUM TERMODINAMIKA I

PARTIKEL DALAM SUATU KOTAK SATU DIMENSI

VII. MOMENTUM LINEAR DAN TUMBUKAN

Statistik + konsep mekanika. Hal-hal yang diperlukan dalam menggambarkan keadaan sistem partikel adalah:

TEMPERATUR. dihubungkan oleh

Teori Kinetik Gas Teori Kinetik Gas Sifat makroskopis Sifat mikroskopis Pengertian Gas Ideal Persamaan Umum Gas Ideal

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

Fisika Umum (MA101) Topik hari ini (minggu 6) Kalor Temperatur Pemuaian Termal Gas ideal Kalor jenis Transisi fasa

ILMU FISIKA. Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MS., MT.

RENCANA PROGRAM DAN KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER DAN BAHAN AJAR FISIKA HAYATI. Oleh : Tri Sudyastuti

PENDAHULUAN. 1.1 Tujuan Praktikum Kegiatan praktikum ini mempunyai tujuan yaitu agar siswa dapat membuktikan Hukum Kekekalan Massa pada suatu reaksi.

WUJUD ZAT. 1. Fasa, Komponen dan Derajat Bebas

BAB IV OSILATOR HARMONIS

peroleh. SEcara statistika entropi didefinisikan sebagai

Komponen Materi. Kimia Dasar 1 Sukisman Purtadi

PERSAMAAN SCHRĂ–DINGER TAK BERGANTUNG WAKTU DAN APLIKASINYA PADA SISTEM POTENSIAL 1 D

Mengenal Sifat Material. Teori Pita Energi

ENERGI & PROSES FISIOLOGI TUMBUHAN

I PUTU GUSTAVE S. P., ST., M.Eng. MEKANIKA FLUIDA

Teori & Soal GGB Getaran - Set 08

ENERGI & PROSES FISIOLOGI TUMBUHAN

SILABUS. Kegiatan Pembelajaran Penilaian Alokasi Waktu. Sumber Belajar. Penilaian kinerja sikap, tugas dan tes tertulis

1 Energi Potensial Listrik

Latihan Soal UAS Fisika Panas dan Gelombang

Ensembel Grand Kanonik Klasik. Part-2

Teori Kinetik Zat. 1. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya. 2. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.

1 Energi. Energi kinetic; energy yang dihasilkan oleh benda bergerak. Energi radiasi : energy matahari.

Fisika Umum (MA101) Zat Padat dan Fluida Kerapatan dan Tekanan Gaya Apung Prinsip Archimedes Gerak Fluida

Transkripsi:

IX. Aplikasi Mekanika Statistik 9.1. Gas Ideal Monatomik Sebagai test case termodinamika statistik, kita coba terapkan untuk gas ideal monatomik. Mulai dengan fungsi partisi: ε j Z = g j exp j k B T Energi tiap partikel ε j dapat dinyatakan: / n j h V ε j = 8m (berasal dari ε = p /m, sedangkan p = nh/λ dst. Derivasi lebih mendetail membutuhkan sedikit pengetahuan Mekanika Kuantum.) Hasil akhir: Z = V πmkt h / test case dilakukan dengan melihat hasil: ln Z P = NkT V T / πmkt disini ln Z = ln V + ln, sehingga h ln Z 1 = V T V kita dapatkan M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 11

P = NkT V 1 atau PV = NkT sesuai dengan persamaan gas ideal yang diperoleh dari Termodinamika klassik Teori kinetika gas Hal lain, energi dalam U = NkT ln Z T dengan pendekatan non-statistik. V = NkT juga sesuai Konklusi: ketiga pendekatan ini saling sesuai dan saling komplemen. 9.. Distribusi Kecepatan Molekul Dari fungsi partisi molekul-molekul gas dapat diturunkan distribusi molekul pada suatu daerah kecepatan tertentu. Suatu molekul m berada bersama-sama molekul-molekul yang lain membentuk gas. Bila gaya luar tidak ada (seperti gravitasi), energi molekul menjadi: p ε = (gas ideal sehingga tidak ada energi potensial) m seterusnya, probabilitas menemukan molekul: P s (r, p) d r d p disini β = 1/kT [ p e β / m] d r d p Arti fisis persamaan terakhir: kemungkinan menemukan molekul dengan pusat massa dalam jangkauan (r ; dr) dan (p ; dp). M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 1

Apabila persamaan ini dikalikan dengan N (jumlah keseluruhan molekul) maka hasilnya menunjukkan nilai rata-rata jumlah molekul pada jangkauan posisi dan momentum tersebut. Persamaan terakhir ini kalau diterjemahkan dalam bahasa kecepatan, mengingat v = p/m akan menjadi: f (r, v) d r d v yang berarti jumlah molekul yang memiliki pusat massa antara r dan r+ dr dengan kecepatan antara v dan v+ dv f (r, v) d r d v = C / e βmv d r d v N βm Setelah dinormalisasi menghasilkan C = V N, tulis n =, π V maka: f (r, v) d r d βm v = n / e βmv d r d v π r dan v saling independen f (v) d βm v = n / e βmv d v π Sekarang kalau kita lihat besar kecepatan saja (tanpa melihat arah). Jumlah partikel yang memiliki besar kecepatan antara v dan v + v. F v dv = 4πv f (v) dv Sehingga dapat ditulis / 4N m F v v = v exp π kt Terkadang ditulis N = F v v mv kt v M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 1

F v area = N v laju, v Dari persamaan ini dapat dicari jumlah partikel yang memiliki daerah kecepatan tertentu. Juga dapat dicari: vdnv kecepatan partikel rata-rata v = dnv kecepatan partikel yang paling banyak dimiliki oleh molekul, F yaitu kondisi v = v kecepatan rms: v rms = v, dengan v = v dnv dnv M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 14

Didapat: v m = v = v rms = kt m 8 kt π m kt m = kt,55 m jadi v m : v : v rms = 1 : 1,18 : 1,4 Feature lain: T 1 F V T T 1 < T < T T laju, v What can you tell about this picture? M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 15

9.. Teori Einstein tentang Kapasitas Panas Zat Padat Dalam pembahasan sebelumnya, kapasitas panas zat padat pada berbagai zat pada volume tetap mendekati formula Dulong-Petit R untuk suhu tinggi, namun berkurang pada suhu rendah. c v R T Salah satu penjelasan awal dari fenomena ini adalah oleh Einstein yang menganggab bahwa atom-atom pada zat padat pada pendekatan pertama merupakan sekumpulan osilator harmonis yang terkuantisasi dengan frekuensi sama ν. Energi osilator harmonis: ε j = n j hν Lalu gunakan fungsi partisi: Z = Σ e -βεj dan U = NkT ln Z T V M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 16

diperoleh: U = N k θ E 1 1 + exp( θ E / T ) 1 dengan θ E merupakan temperatur Einstein yang didefinisikan sebagai θ E = hν/k Dari hal ini kapasitas panas pada volume konstan dapat diperoleh: θ c v = R E exp( θe / T ) T [exp( θe / T ) 1] Dapat dilihat pada suhu tinggi c v R (sesuai Dulong-Petit) dan teori ini dapat menerangkan fenomena turunnya nilai c v pada suhu yang cukup rendah. Namun pada suhu sangat rendah teori ini tidak berkesesuaian dengan fakta eksperimen. Jadi meskipun dalam suatu bagian teori ini menunjukkan pendekatan yang benar, namun belum semua fenomena dapat diterangkan oleh teori ini. 9.4. Teori Debey tentang Kapasitas Panas Zat Padat Berbeda dengan Einstein, Debey berpendapat bahwa frekuensi vibrasi pada zat padat tidak sama tetapi frekuensi ini sesuai dengan frekuensi natural masing-masing atom. Frekuensi alamiah (natural) atom-atom dalam kristal sama seperti frekuensi gelombang stasioner bila kristal dianggab benda kontinu. Cara perhitungan berikutnya seperti model Einstein. Pendekatan ini ternyata menghasilkan nilai c v yang lebih cocok pada suhu sangat rendah. Pembahasan lebih lanjut dalam kuliah Pendahuluan Fisika Zat Padat dan Fisika Statistik. M. Hikam, Termodinamika: Aplikasi Mekanika Statistik 17