Entropi Zat Murni Pada Titik Not Absolut

Entropi dapat dipandang sebagai besaran makroskopis yang mengukur ketidakteraturan sistem, yang berarti suatu sifat menyangkut sejumlah besar molekul yang tersusun secara tidak teratur dalam ruangan termasuk distribusi energinya. Sebagai ilustrasi, dua buah balon yang sama besar dan saling berhubungan melalui sebuah kran. Satu balon berisi N molekul gas ideal, sedangkan balon yang satu hampa udara. Jika kran dibuka, maka gas akan berdifusi ke dalam balon yang kosong secara secara spontan, sehingga distribusi gas dalam dua buah balon menjadi merata.

Kebolehjadian untuk menemukan sebuah molekul gas pada salah satu balon adalah ½. Kebolehjadian untuk menemukan dua buah molekul dalam balon yang sama adalah (½)2, dan kebolehjadian untuk menemukan N molekul berada dalam balon yang sama adalah (½)N. Kebolehjadian semakin kecil dan praktis mendekati nol apabila harga N sangat besar (misalnya sebesar tetapan Avogadro). Gas yang berdifusi secara spontan dan mengisi stiap ruang yang ada dalam balon merupakan keadaan dengan kebolehjadian yang paling tinggi, atau keadaan yang paling memungkinkan.

Baca selengkapnya »

Hukum Ketiga Termodinamika

Efek magnetokalorik di pakai untuk menurunkan temperatur senyawa paramagnetik hingga sekitar 0.001 K. Secara prinsip, temperatur yang lebih rendah lagi dapat dicapai dengan menerapkan efek magnetokalorik berulang-ulang. Jadi setelah penaikan medan magnetik semula secara isoterm, penurunan medan magnetik secara adiabat dapat dipakai untuk menyiapkan sejumlah besar bahan pada temperatur Tᶠ¹, yang dapat dipakai sebagai tandon kalor untuk menaikan tandon kalor secara isoterm ynag berikutnya dari sejumlah bahan yang lebih sedikit dari bahan semula. Penurunan medan magnetik secara adiabat yang kedua dapat menghasilkan temperatur yang lebih rendah lagi, Tᶠ², dan seterusnya. Maka akan timbul pertanyaan apakah efek magnetokalorik dapat dipakai untuk mendinginkan zat hingga mencapai nol mutlak.

Pecobaan menunjukan bahwa sifat dasar semua proses pendinginan adalah bahwa semakin rendah temperatur yang dicapai, semakin sulit menurunkannya.hal yang sama berlaku juga untuk efek magnetokalorik.dengan persyaratan demikian, penurunan medan secara adiabat yang tak trhingga banyaknya diperlukan untuk mencapai temperatur nol mutlak.

Temperatur nol mutlak tidak dapat dicapai dengan sederetan prosesyang banyaknya terhingga.Ini dikenal sebagi ketercapaian temperatur nol mutlak atau ketaktercapaian hukum ketiga termodinamika. Pernyataan lain dari hukum ketiga termodinamika adalah hasil percobaan yang menuju ke perhitungan bahwa bagaimana ΔS_T  berlaku ketika T mendekati nol. ΔS_T ialah perubahan entropi sistem terkondensasi ketika berlangsung proses isoterm terbuktikan. Percobaansangat memperkuat bahwa ketika T menurun, ΔS_T  berkurang jika sistem itu zat cair atau zat padat. Jadi prinsip berikut dapat di terima.

Baca selengkapnya »

Intensitas Radiasi, Teori Max Planck

Teori Max Planck

Teori Wien cocok dengan spektrum radaisi benda hitam untuk panjang gelombang yang pendek, dan menyimpang untuk panjang gelombang yang panjang.Teori Rayleigh-Jeans cocok dengan spektrum radiasi benda hitam untuk panjang gelombnag yang panjang, dan menyimpang untuk panjang gelombang yang pendek.Jelas bahwa fisika klasik gagal menjelaskan tentang radiasi benda hitam.Inilah dilema fisika klasik di mana Max Planck mencurahkan seluruh perhatiannya.

Baca selengkapnya »

Intensitas Radiasi, Perumusan Rayleigh dan Jeans

Perumusan Rayleigh dan Jeans

Fisika klasik menyatakan bahwa spektra radiasi benda hitam adalah kontinu, dan mereka aggal menjelaskan radiasi benda hitam. Planck justru mengemukakan gagasan baru yang radikal dan bertenteangan dengan fisika klasik, dengan menyatakan bahwa energy radiasi benda hitam adalah terkuantitasi ( diskret ).

Pernyataan radikal inilah yang menandai lahirnya teori kuantum. Karena itu, teori fisiska sebelum tahun 1900 disebut fisika kalsik , sedangkan teori fisika sesudah tahun 1900 disebut fisika modern.

Kurva yang didapatkan dari percobaan sebelumnya merupakan hasil yang empiris, yakni diperoleh dan disimpulkan sebagai hasil pengamatan atau percobaan.Pada masa itu para ilmuwan mencoba mencari penjelasan atas kenyataan empiris tersebut.Pada masa tersebut pula dua ilmuwan, yakni Lord Rayleigh (1842-1919) dan Sir James Hopward Jeans (1877-1946) mencoba menggunakan teori kinetik gas dalam fisika klasik untuk mengolah hasil empiris tersebut.

Baca selengkapnya »

Intensitas Radiasi, Hukum pergesera wien

Hukum pergesera wien

Jika suatu benda misalnya logam dipanaskan terus pada suhu tinggi maka warna pijarnya  berubah mulai dari pijar merah ( kira-kira C ) sampai ke putih 9 kira-kira C ). Bentuk grafik antara intensitas radiasi cahaya terhadap panjang gelombangnya dinamakan grafik , pada berbagai suhu. Untuk suhu yang lebih tinggi , panjang gelombang untuk intensitas maksimum bergeser ke panjang gelombang yang lebih pendek.

Wilhelm Wien pada tahun 1896 menyatakan hukumnya yang dikenal dengan hukum Pergeseran Wien :  Panjang gelombang untuk intensitas cahaya maksimum berkurang dengan meningkatnya suhu.

Baca selengkapnya »

Intensitas Radiasi, Hukum Stefan-Boltzman

Hukum Stefan-Boltzman

Pada tahun 1879 seorang ahli fisika dari Austria, Josef Stefan melakukan eksperimen untuk mengetahui karakter universal dari radiasi benda hitam.Ia menemukan bahwa daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas (intensitas total) adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Sehingga dapat dirumuskan:

Dengan I menyatakan intensitas radiasi pada permukaan benda hitam pada semua frekuensi, T adalah suhu mutlak benda, dan σ adalah tetapan Stefan-Boltzman, yang bernilai 5,67 × 10^-8 Wm^-2K^-4. Gambar berikut memperlihatkan spektrum cahaya yang dipancarkan benda hitam sempurna pada beberapa suhu yang berbeda.Grafik tersebut memperlihatkan bahwa antara antara panjang gelombang yang diradiasikan dengan suhu benda memiliki hubungan yang sangat rumit.

Baca selengkapnya »

RADIASI BENDA HITAM

Panas Matahari sampai ke Bumi melalui gelombang elektromagnetik. Perpindahan kalor seperti ini disebut radiasi , yang dapat berlangsung dalam ruang hampa. Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya disebut radiasi panas ( thernmal radiation ).

Setiap benda secara kontinu memancarkan radiasi panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bahkan, sebuah kubus es pun memancarkan radiasi panas,, sebagian kecil dari radiasi panas ini ada dalam daerah cahaya tampak. Walaupun demikian, kubus es ini tidak dapat dilihat dalam ruang gelap. Serupa dengan kubus es, tubuh manusia pun memeancarkan radiasi panasdalam daerah cahaya tampak, tetapi intensitasnya tidak cukup kuat untuk dapat dilihat diruang gelap. Namun gelombang-gelombang inframerah yang dipancarkan radiasi panas tubuh dapat dideetksi dalam gelap oleh kamera elektronik.

Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi umumnya benda terlihat karena benda itu memantulkan cahaya yang datanng padanya, dan bukan karena  ia memancarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah seperti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu diatas 2000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, seperti besi berpijar putih atau pijar putih dari filament lampu pijar. Begita suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relative dari spectrum cahaya yangn dipancarkanya berubah.

Secara umum, bentuk terinci dari spectrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda panas bergantung pada komposisi benda itu. Meskipun demikian, hasil eksperimen menunjukkan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spectra panas dengan karakter universal. Benda ini adalah benda hitam ( black body ). Benda hitam adalah suatu benda yang permukaannya sedemikian sehingga menyerap semua radiasi yang datang padanya ( tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam ). Dari pengamatan ditemukan bahwa semua benda hitam pada suhu yang sama memanv=carkan radiasi dengan spectrum yang sama.

Baca selengkapnya »