Mengapa Kita Berguru Fisika Statistik?

Karena, kalau kita perhatikan di alam semesta ini, bahan atau benda makroskopik terdiri dari benda-benda mikroskopik ibarat molekul, atom dan yang lebih kecil lagi, elektron. Sebagai contoh, satu mol air (atau sekitar 18 gram), terkandung sekitar 10²³ molekul. Jumlah molekul ini sangatlah besar!  

Tidaklah mungkin mempelajari 18 gram air ini dengan mempelajari dinamika dan interaksi tiruana molekul dengan persamaan fisika, baik itu dengan persamaan Newton maupun persamaan Schrodinger. Meskipun kita mempunyai superkomputer, ini tidak akan bisa memproses isu yang begitu banyaknya. Di samping itu pula kita tidak mengetahui kondisi awal molekul yaitu nilai awal posisi dan kecepatan. Kaprikornus kita tidak bisa menuntaskan persamaan dinamika molekul- molekul air. Selain itu, mengetahui seluruh dinamika molekul tersebut tidaklah begitu menarikdanunik untuk dipelajari. Kita lebih tertarik mengkaji nilai rata-rata dari sifat sistem atau secara statistik. Pada tingkat mikroskopik, setiap atom atau molekul terlihat bergerak dan diberinteraksi dengan atom atau molekul lainnya secara acak atau random, tetapi pada tingkat makroskopik, kalau kita melihat dengan cara rata-rata sistem mempunyai sifat-sifat yang tidak acak.

melaluiataubersamaini melihat nama "Fisika Statistik", kita sanggup menyimpulkan bahwa ada dua komponen yang penting yaitu "fisika" yang berkaitan dengan dinamika atom atau molekul, pada khususnya dengan energi dan "statistik" yang berafiliasi dengan konsep peluang atau probabilitas. Kita mustahil bisa mengetahui dinamika atau energi satu molekul tertentu, yang kita bisa lakukan yaitu mengetahui peluang atau probabilitas suatu molekul mempunyai energi tertentu. Konsep penentuan probabilitas dari energi molekul-molekul yang mendasari fisika statistik. Sesudah mengetahui probabilitasnya, nilai rata-rata sistem ialah nilai variabel-variabel termodinamika. Aliran konsep penting dalam fisika statistik ditunjukkan pada Gambar diberikut.

Konsep fisika statistik

Sebelum kita memulai, kita perlu mengingat kembali apa yang sudah kita pelajari ihwal termodinamika. Sistem-sistem yang dipelajari dalam termodinamika yaitu sistem yang berukuran besar atau makroskopik, dengan jumlah partikel lebih dari 10²⁰ atom atau molekul. Kita sudah mengetahui bahwa sifat-sifat makro suatu sistem, ibarat temperatur, dan tekanan, mempunyai hubungan satu dengan lainnya. Sebagai pola untuk gas ideal, hubungan antara tekanan dan temperatur yaitu P = nRT /V untuk volume kontainer V , jumlah mol gas n dan konstanta gas ideal R. Termodinamika menghubungkan sifat- sifat makro suatu sistem dengan mempelajari sistem melalui experiment. Termodinamika tidak sanggup pertanda mengapa hubungan atau persamaan penomenologi sifat-sifat sistem ibarat demikian. Termodinamika tidak mempersembahkan interpretasi dengan mengetahui dinamika molekul. Kaprikornus termodinamika tidak sanggup pertanda mengapa hubungan sifat-sifat termodinamika ibarat demikian dan apa yang mengakibatkan demikian.

Penjelasan ihwal "mengapa" ada hubungan antara sifat-sifat termodinamika suatu sistem akan dijelaskan dan diinterpretasikan oleh fisika statistik yang menyediakan teori atom atau molekul. melaluiataubersamaini kata lain, persamaan-persamaan termodinamika bisa diturunkan dari fisika statistik dengan mempertimbangkan dinamika mikroskopik.

Pertanyaan yang akan dijawaban dalam fisika statistik yaitu apakah bisa dengan mempertimbangkan molekul/atom diperoleh hubungan atara sifat-sifat fisis atau termodinamika?. Apakah kita bisa pertanda fenomena yang dipelajari pada termodinamika? melaluiataubersamaini kata lain apakah kita bisa menghubungkan fenomena mikroskopik (dinamikanya) dengan fenomena makroskopik?

Mempelajari fisika statistik memerlukan pengetahuan ihwal banyak konsep dasar di bidang mekanika klasik dan kuantum, bidang fisika komputasi dan termodinamika. Keterkaitan bidang ilmu fisika statistik dengan bidang fisika lainnya ditunjukkan pada Gambar diberikut.

Keterkaitan fisika statistik dengan bidang fisika lainnya.

Pemahaman ihwal bidang ilmu mekanika, baik itu untuk keadaan makro (klasik) maupun untuk keadaan mikro (kuantum) sangat menunjang dalam memahami fisika statistik secara mendalam. Fisika komputasi berguna untuk pemahaman konsep-konsep fisika statistik melalui pengamatan atau experimen memakai simulasi-simulasi komputer.  

Bagikan Artikel ini