kajian mesin panas kuantum sistem kotak 1d abstrak

KAJIAN MESIN PANAS KUANTUM
SISTEM KOTAK 1D
Nama Mahasiswa
: Eny Latifah
NRP
: 1109301004
Promotor
: Agus Purwanto, D.Sc.
ABSTRAK
Telah dilakukan kajian mesin Carnot, Otto, Diesel dan Brayton kuantum.
Berbeda dengan mesin panas termodinamika klasik, mesin panas kuantum ini
dikonstruksi oleh partikel kuantum, sebagai working substance, yang terkurung
dalam kotak potensial 1D sehingga terbentuk energi diskrit dengan salah satu
dinding potensial berperan layaknya piston yang dapat berekspansi dan
berkompresi.
Formulasi mesin panas kuantum sistem kotak 1D tidak memanfaatkan
konsep temperatur. Konsep temperatur diperankan oleh nilai harap Hamiltonian
sistem yang merupakan rata-rata ensambel energi system. Sedemikian hingga
proses isotermal bagi ensambel kuantum dalam kontak dengan reservoir
dianalogikan secara kuantum dengan mempertahankan nilai harap Hamiltonian
konstan. Sementara proses adiabatik dideskripsikan dengan mempertahankan
probabilitas kedudukan tiap tingkat energi sehingga konstan. Implementasi
pendekatan analogi dilakukan untuk mengevaluasi mesin Carnot kuantum dengan
berbagai variasi sistem kotak 1D, yakni sistem 3-keadaan, n-keadaan dan sistem 2
partikel.
Model analogi perlu penyempurnaan dalam pendefinisian gaya dan
pendeskripsian proses bagi sistem kuantum. Elaborasi mikroskopis terhadap
hukum pertama termodinamika memandu pada definisi gaya dan deskripsi proses
bagi sistem kuantum. Dengan demikian dilakukan penyempurnaan model analogi
dengan mengintegrasikan formulasi mikroskopis hukum pertama termodinamika
sehingga terwujud model analogi termodifikasi. Model analogi termodifikasi
selanjutnya diimplementasikan untuk mengevaluasi mesin Otto, Diesel dan
Brayton kuantum.
Mesin panas kuantum sistem kotak 1D n-keadaan yang dihasilkan
memiliki unjuk kerja sebagai berikut. Efisiensi mesin panas kuantum sama
dengan hasil perhitungan klasik dengan nilai harap Hamiltonian menggantikan
peran temperatur. Jumlah tingkat energi yang dilibatkan dalam sistem berpotensi
menurunkan unjuk kerja mesin panas kuantum yang mengandung proses ekspansi
berkontak dengan reservoir. makin besar jumlah keadaan-eigen penyusun sistem
v
makin rendah efisiensi mesin panas kuantum. Penurunan efisiensi oleh
meningkatnya keadaan-eigen yang terlibat dapat dihambat dengan melakukan
kontrol ekspansi terhadap proses tersebut.
Kata Kunci: sistem kuantum, mesin panas kuantum, formulasi mikroskopis
hukum pertama termodinamika, mikro-state, makro-state.
vi