Minggu, 29 Mei 2016

SIFAT TERMAL ZAT PADAT (KRISTAL)



SIFAT TERMAL ZAT PADAT (KRISTAL)
Di susun untuk memenuhi salah satu tugas
Mata kuliah: FISIKA ZAT PADAT
Dosen Pembimbing: Santiani M.Pd




Oleh :
Selvia Anggraini R
(1301130316) 

INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN) PALANGKA RAYA
JURUSAN TARBIYAH FAKULTAS MIPA DAN ILMU KEGURUAN PRODI TADRIS FISIKA
TAHUN 2016



















BAB I
PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang
Salah satu sifat penting dari material sebuah benda padat adalah panas. Sifat panas, perpindahan panas, pelakuan panas mempunyai dampak pada material benda padat tersebut. Sifat panas tersebut adalah salah satunya adalah kapasitas panas. Kapasitas panas merupakan banyaknya panas ΔQ yang diperlukan untuk menaikan ΔT suatu zat. Kapasitas panas dibagi menjadi dua bagian, yakni kapasitas  panas pada tekanan tetap (Cp) dan kapasitas panas pada volume tetap (Cv). Salah satu dasar teori tentang kapasitas panas volume tetap adalah kapasitas panas  Debye yang diturunkan dari fungsi energy system osilator harmonic kuantum dan rapat keadaan. Pada persamaan model Debye dengan tinjauan Kristal monoatomik, penyelesaian integrasinya tidak dapat diselesaikam secara analitik.

B.     Rumusn Masalah
1.         Apa yang di maksud dengan sifat termal bahan ?
2.         Apa saja faktor yang mempengaruhi konduktivitas termal suatu bahan ?
3.         Bagaimana mekanisme konduktifitas termal suatu bahan ?

C.    Tujuan Masalah
1.      Mengetahui apa yang dimaksud dengan sifat termal sutu bahan.
2.      Mengetahui faktor yang mempengaruhi konduktivitas termal suatu bahan.
3.      Mengetahui mekaninisme konduktivitas termal suatu bahan.





 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

PEMBAHASAN
A.    Pengertian Sifat Termal
Sifat termal adalah respon material aplikasi dari panas. Benda padat menyerap energi dalam bentuk panas , sehingga temperatur dan dimensinya naik.  Kapasitas Termal  dan konduktifitas termal adalah sifat yang sering dibahas pada pemanfaatan praktis dari padatan.[1] Untuk mengetahui sifat termal suatu bahan, maka perlu dibedakan antara tempratur/suhu dengan kandungan  kalor.
1.      Kapasitas panas foton
Kapasitas panas adalah jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan temperatur padatan sebesar atu derajat K.
Kapasitas panas dengan volume konstan di definisikan sebagai :

Cv =
Dimana  U adalah energi kristal dan T adalah temperature, apabila partikel foton yang mempunyai frekuensi v, maka menurut kuantum planck bearnya energy adalah :
E = hv = h.
Energy kristal untuk vector panjang gelombang k = k1 adalah
Uk1.p =  
Artinya ; setiap harga 1 k mempunyai 3 jenis potensial. Secara umum energi kristal untuk 1 k ditulis :
                            Uk.p =
Sehingga  energi total kristal untuk seluruh nilai k yaitu :
Utot =
Utot =
Dimana  = probabilitas penempatan tingkat energi foton.
2.      Rapat keadaan model Debye
     Atom pada model Enstiein diasumsikan borosilasi bebas, sedangkan pada kenyataannya atom- atom saling berinteraksi sehingga osilasi satu atom akan mempengaruhi atom lainnya.[2]
     Gerak yang ditinjau adalah  gerak kekisi secara keseluruhan yang dipengaruhi oleh atom tetangga, bukan gerak individu sehingga ditinjau model kekisi kolektif. Contoh umum dari model kolektif ini adalah gelombang suara. Debye mengasumsikan bahwa model kekisi menyerupai gelombang  suara yang memiliki relasi dispersi :  maka nilai  pada model Einstein adalahtunggal, yaitu . Sedangkan  pada model Debye nilai ω bervariasi dari 0 hingga nilai ω maksimum. Total energi getaran seluruh kekisi adalah E = .
     Dengan g (ω)  adalah rapat keadaan. Nergi retara dinyatakan  =  namun bentuk integral tersebut harus memiliki batas intergral, yaitu ujung bawah dan atas spektrum frekuensi. Batas bawas spektrum frekuensi adalah ω = 0 sedangkan batas atas ditentukan sedemikian sehinggv banyaknya model harus sama dengan banyaknya derajad kebebasn atom disebuah bahan, yaitu 3 . untuk menentukan banyak model, digunakan medium kontinu, karena Debye mengasumsikan bentuk relasi dispersi yang sama dengan gelombang suara pada bahan.
3.      Tempetatur Debye
Suhu Debye adalah parameter tergantung bahan dalam fisika solid- state. Ini adalah ukuran dari besarnya frekuensi foton yang terjadi dalam suatu material.
4.      Persamaan Debye T3
Hubungan suhu dan kapasitas panas zat padat pada suhu serendah 10-15 K ; hubungan itu berbentuk Cv = a T3 dengan a adalah tetapan untuk semua senyawa. Teori Debye menganggap bahwa ada distribusi kontinu frekuensi dari v = 0 hingga harga maksimum tertentu v = vD.
Debye melakukan penyederhanaan perhitungan dengan menganggap padatan sebagai medium merata yang bervibrasi dan mengambil padatan pada vibrasi atom sebagai spektrum gelombang berdiri sepanjang kristal.
Dengan cs kecepatan rambat suara dalam padatan.
B.     Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Konduktivitas Termal
Konduktivitas atau keterhantaran termal (k) adalah suatu besaran intensif bahan yang menunjukkan kemampuannya untuk menghantarkan panas.
Adapun faktor- faktor dapat mempengaruhi konduktivitas termal antara lain yaitu :
1.    Suhu
Konduksi termal akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu.
2.    Kandungan uap air Konduksi Termal akan meningkat seiring meningkanta kandungankelembaman.Bila nilai (k) besar maka merupakan pengalir yg baik,tetapi bila nilai (k) kecil maka bukan pengalir yg baik.
3.    Berat jenisNilai konduktifitas termal akan berubah bila berat jenisnya berubah. Semakintinggi berat jenis makan semakin baik pengalir konduktifitas tersebut
4.    Keadaan pori- pori bahan
Semakin besar rongga maka akan semakin buruk konuktifitas termalnya.



C.  Mekanisme Konduktivitas Termal
Panas diangkut dalam bahan padat oleh kedua gelombang kisi (foton) dan   elektron   bebas.   Konduktivitas   termal   berhubungan   dengan   masing-masing mekanisme   ini   dan   konduktivitas   total   jumlah   kontribusi  keduanya. Dimana k1 mewakili getaran kisi dan konduktivitas termal elektron.energi termal yang terkait dengan fonon atau gelombang kisi diangkut dalam arah gerak mereka. Hasil kontribusi k1 dari gerakan bersih fonon dari tinggi ke suhu rendah dari tubuh dalam gradiens suhu. Elektron bebas dapat berpartisipasi dalam konduksi termal elektronik, dengan elektron bebas di daerah  spesimen panas  smapai mendapatkan    keuntungan energi kinetik.kemudian bermigrasi ke daerah dingin, di mana beberapa energi kinetika akan dipindahkan ke atom sendiri (sebagai energi getaran) sebagai akibat tumbukan dengan fonon   atau   ketidaksempurnaan   lain   dalam   kristal. Kontribusi   relatif   ke,   untuk meningkatkan total konduktivitas termal dengan meningkatnya konsentrasi elektron bebas, karena lebih banyak elektron yang tersedia untuk berpartisipasi dalam proses transferrence panas.[3]

BAB III

PENUTUP

A.    KESIMPULAN

Sifat termal adalah respon material aplikasi dari panas. Benda padat menyerap energi dalam bentuk panas , sehingga temperatur dan dimensinya naik.
Adapun faktor- faktor dapat mempengaruhi konduktivitas termal antara lain yaitu :
1.    Suhu
Konduksi termal akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu.
2.      Kandungan uap air Konduksi Termal akan meningkat seiring meningkanta kandungankelembaman.Bila nilai (k) besar maka merupakan pengalir yg baik,tetapi bila nilai (k) kecil maka bukan pengalir yg baik.
3.    Berat jenisNilai konduktifitas termal akan berubah bila berat jenisnya berubah. Semakintinggi berat jenis makan semakin baik pengalir konduktifitas tersebut
4.    Keadaan pori- pori bahan
Semakin besar rongga maka akan semakin buruk konuktifitas termalnya.
Panas diangkut dalam bahan padat oleh kedua gelombang kisi (foton) dan   elektron   bebas.   Konduktivitas   termal   berhubungan   dengan   masing-masing mekanisme   ini   dan   konduktivitas   total   jumlah   kontribusi  keduanya. Dimana k1 mewakili getaran kisi dan konduktivitas termal elektron.energi termal yang terkait dengan fonon atau gelombang kisi diangkut dalam arah gerak mereka
B.     SARAN
Dengan dibuatnya makalah mengenai Sifat Termal Kristal ini diharapkan agar menjadi pembelajaran bagi pendidik ataupun calon pendidik dalam memahami sasaran maupun tujuan yang ingin dicapi bersama dalam  nantinya. Jika ada kekurangan, penyusunan memohon maaf dan menerima kritik serta saran sehingga makalah ini dapat menjadi lebih baik lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Prosiding    Pertemuan  dan Presentasi         IImiah Penelitian     Dasar IImu Pengetahuan          dan Teknologi      Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta.            8Juli  2003

Syarief Hidayat Fisika NangunanPusat Pengembangan Bahan ajar –UMB. 2013
Fisika     FMIPA      UNY,    Sifat   Thermal     Kristal,  2012.
    
 Website                                                            :
                                                                                      http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Rita
                                                                             %20Prasetyowati,%20M.Si./SIFAT%20THERMAL% 20KRISTAL.pdf, di akses 1 April 2014sma   K.,   S.   Dio,   dkk,  Fonon   I   :   Getaran   Kristal,
    
file:///C:/Users/USer/Downloads/BAB%20II%20Termal%20-%20Documents.html


[2] Prosiding    Pertemuan  dan Presentasi         IImiah Penelitian     Dasar IImu Pengetahuan        dan Teknologi      Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta.            8Juli  2003

[3] Syarief Hidayat Fisika NangunanPusat Pengembangan Bahan ajar –UMB. 2013
Fisika     FMIPA      UNY,    Sifat   Thermal     Kristal,  2012.

 
Diposting oleh di

2 komentar:

Langganan: Posting Komentar (Atom)