Makalah ini mengenai Teori Langevin, Brillouin

TERMODINAMIKA
MAKALAH
disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Termodinamika
Dosen: Drs. Saeful Karim, M. Pd.,
disusun oleh:
Fallima Nur Maulian (1307230)
Departemen Pendidikan Fisika
Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT. Yang telah melimpahkan karunia
dan rahmat-Nya kepada penulis sehingga Makalah sederhana mengenai Teori Langevin,
Brillouin, Polarisasi, dan perbedaan-perbedaan persamaan keadaan. Penulis yakin tanpa ridha
dan izin-Nya tidak mungkin Makalah ini dapat diselesaikan. Solawat serta salam semoga
tercurah limpahkan kehadirat nabi besar Muhammad SAW, beserta keluarganya, para
sahabatnya, dan para pengikutnya hingga akhir zaman.
Makalah ini mengenai Teori Langevin, Brillouin, Polarisasi,dan perbedaan persamaan
keadaan, disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah termodinamika. Selain itu
makalah ini juga menjadi bahan referensi untuk pembuatan makalah selanjutnya.
Akhir kata penulis mengucapkan terimaksih dan penulis berharap semoga makalah ini
dapat menjadi manfaat untuk pembaca dan menjadi bahan pertimbangan untuk salah satu tugas
mata kesadran termodinamka. Dan penulis mengucapkan mohon maaf dalam kesalahan
penulisan, baik itu dalam segi materi yang dibahas dan cara pengetikan yang kurang sesuai.
Maka dari itu penulis meminta maaf dan berharap kepada pembaca memberikan kritik dan saran
yang membangun untuk pembuatan makalah selanjutnya agar menjadi makalah yang lebih baik.
Bandung, 17 Maret 2015
Penulis
i
DAFTAR ISI
Termodinamika
KATA PENGANTAR ................................................................................................................................... i
DAFTAR ISI................................................................................................................................................. ii
ISI.................................................................................................................................................................. 7
A.
Teori Langevin .................................................................................................................................. 7
B.
Teori Brillouin ................................................................................................................................ 11
C.
Polarisasi ..................................................................................................................................... 11
D.
Perbedaan Persamaan Keadaan ................................................................................................... 12
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................................. 16
ii
ISI
A. Teori Langevin
Pada tahun 1905 langevin mengemukakan teori diamagnetisme dan paramagnetisme.
Dimulai dari pengklasifikasian bahan magnet:
1. Diamagnetik
Diamagnetik adalah senyawa yang tidak dapat ditarik oleh medan magnet.
Bahan diamagnetik adalah bahan yang sedikit menolak garis gaya magnetik
seperti natrium, perak, bismut, raksa, dan intan. Ketika tidak ada pengaruh medan
magnet luar, momen magnetik akibat gerak orbital dan spin elektron saling
meniadakan. Saat ada pengaruh medan magnet luar, maka akan timbul medan
magnet dalam tetapi masih lebih kecil. Dengan kata lain, spin elektron dibuat
antiparallel sehingga efek magnet akan meniadakan satu sama lain. Jadi, dapat
disimpulkan:

Atom-atom bahan diamagnetik tidak memiliki momen magnet

Nilai suspetibilitasnya kecil dan negative contoh: Au, Cu
Dengan kurva momen magnet
2. Paramagnetik
Paramagnetik adalah senyawa yang dapat ditarik oleh medan magnet. Bahan
paramagnetik adalah bahan yang sedikit menarik garis gaya magnetik seperti
aluminium, magnesium, titanium, platina, dan fungston. Jika tidak ada pengaruh
medan magnetik luar, bahan ini tidak memperlihatkan efek magnetik karena
momen magnetik total akibat gerak orbital dan elektron relatif kecil. Tetapi jika
7
diberikan pengaruh dari medan magnet luar, maka akan timbul momen yang
cenderung menyejajarkan medan magnetik dalam dengan medan magnetik luar.
Atau dengan kata lain, paramagnetik terjadi bila ada elektron berkedudukan
sejajar (parallel) satu sama lain dalam satu orbital. Syarat paramagnetik yang
sangat penting yaitu mempunyai elektron ganjil oleh karena itu perlu sebuah
elektron untuk membuatnya menjadi genap Jadi, dapat disimpulkan:

Atom-atom bahan paramagnetik memiliki momen magnet yang acak

Nilai suspetibilitasnya kecil dan positif contoh: Sn dan Pt
Dengan kurva momen magnet
Kita perdalam pada bagian paramagnetik dan masuk pada system paramagnetik
Sistem paramagnetik berupa gas, cairan, padatan (atau campurannya) dari zat
yang bersifat paramagnetik, seperti yang sudah ada pada penjelasan diatas. Atomatom ini memiliki momen (atau dipol) magnetik 𝜇⃗ (atau Pm) tertentu, dan
karenanya merupakan magnet kecil disebut magnet elementer. Momen magnet ini
bersumber pada elektron yang mengelilingi inti dalam kulit (atau subkulit) yang
tidak penuh seluruhnya Momen magnet atom dinyatakan dalam satuan (nol) SI
yang disebut magneton Bohr
𝜇⃗ = 9𝑥 10−24
Pertama-tama sistem paramagnetik memiliki suatu koordinat yakni besaranbesaran yang menyatakan kuat medan magnet luar, disebut induksi magnet B
8
⃗⃗ sepotong Kristal paramagnetik tidak memiliki kemagnetan atau
Tanpa 𝐵
⃗⃗⃗ karena masing-masing 𝜇⃗ berorentiasi acak:
magnetisasi 𝑀
9
Sehingga didapatlah bahan-bahan mana saja yang masuk pada pengklasifikasian
berdasarkan momen magnet dan suspetibilitasnya seperti gambar dibawah ini:
10
B. Teori Brillouin
Teori mengenai sistem paramagnetik berikutnya adalah teori Brillouin (baca
Briluan). Brillouin dengan menggunakan teori kuantum dan fisika statistik memperoleh
persamaan keadaan sistem paramagnetik sebagai berikut.
C. Polarisasi
Sistem atau zat dielektrik secara keseluruhan mempunyai besaran-besaran
polarisasi P, medan listrik luar dengan kuat medan listrik Є, dan temperatur T. Zat
dielektrik, jika tidak dikenai medan listrik luar, maka atom atau molekulnya memiliki
pusat muatan positif yaitu inti atom yang berimpit dengan pusat muatan negatifnya, yaitu
elektron (perhatikan gambar.a). Jika zat dielektrik dikenai atau dimasukkan ke dalam
medan listrik luar dengan kuat medan listrik Є, maka zat dielektrik akan terkena induksi
(imbas) medan listrik. Karena terkena medan listrik luar, maka pusat muatan positif inti
dan elektron atom tidak lagi berimpit, melainkan agak bergeser (tergeser), sehingga atom
atau molekul menyerupai dipole listrik yang kecil sekali (perhatikan gambar b).
(a)
(b)
Ini berarti atom-atom zat dielektrik diarahkan oleh medan listrik luar. Peristiwa
terarahnya atom-atom zat dielektrik ini dikenal sebagai peristiwa polarisasi. Dengan
peristiwa polarisasi, atom-atom zat dielektrik menjadi dipole listrik. Oleh karena itu, ada
11
dua besaran zat dielektrik, yaitu: polarisasi (P) dan kaut medan listrik luar (Є) yang
saling mempengaruhi; sehingga disebut sebagai variabel keadaan atau koordinat sistem
dielektrik. Bagaimana kalau temperatur zat dielektrik dinaikkan ? Jika temperatur zat
dielektrik dinaikkan, maka getaran atom atau molekul zat dielektrik semakin hebat;
sehingga arah positif dan negatifnya atom yang netral semakin acak. Karena semakin
acak, maka kenaikan temperatur pada hakikatnya menentang terorientasinya muatan
atom-atom zat dielektrik.
Dengan ini jelas bahwa temperatur juga mempengaruhi polarisasi, sehingga
temperatur juga merupakan variabel keadaan atau koordinat sistem dielektrik. Bagaimana
polarisasi P zat dielektrik, jika zat dielektrik dimasukkan dalam medan listrik luar dengan
kuat medan listrik Є,dan temperatur T zat dielektrik dinaikkan ? Menurut hasil
eksperimen, salah satu hubungan antara polarisasi P, kuat medan listrik Є, dan
𝑏
temperatur T ditunjukkan oleh persamaan berikut: 𝑃 = (𝑎 + 𝑇) ∈
Dengan a dan b sebagai tetapan yang harganya ditentukan dengan eksperimen.
D. Perbedaan Persamaan Keadaan
1. Persamaan Keadaan Gas Ideal
Pada proses isobarik, tekanan gas tetap, sedangkan volume dan temperatur gas
berubah. Demikian juga dalam proses isokhorik dan isotermal, terdapat satu variabel
gas lainnyaberubah. Lalu bagaimanakah jiga ketiga besaran itu (tekanan, volume, dan
suhu) berubah?.
Dari ketiga hubungan antara tekanan, volume dan suhu gas yang didapatkan dari
hukum Boyle dan Gay-Lussac dapat diturunkan suatu persamaan yang disebut persan
kedaan gas ideal. Yang secara matematis, persamaan gas ideal dinyatakan
12
Karena setiap proses yang dilakukan pada gas berda dalam ruang tertutup, jumlah
molekul gas yang terdapat didalam ruang tersebut dapat ditentukan sebagai
jumlah mol gas (n) yang jumlahnya selalu tetap. Yang mana mol adalah suatu
besaran yang digunkan untuk menytakan massa suatu zat dalam gram yang
besarnya sama dengan jumah molekul zat tersebut. Sehingga persamaan diatas
dapat dituliskan menjadi,
Dan telah kita ketahui pula bahwa massa jenis suatu zat adalah
perbandingan antara massa dengan volume zat tersebut. Oleh karena itu, kita
peroleh persamaan massa jenis gas
Menurut prinsi Avogadro, satu molekul gas ini dinyatakan dengan
bilangan Avogadro (NA) yang besarnya 6,02 x 1023 molekul/mol. Sehingga
didapat,
13
Persamaan diatas merupakan suatu nilai tetapan yang disebut konstanta
Boltzmann, k = 1,38 x 10-23 J/K maka persamaan keadaan gas ideal pun dpat
dituliskan menjadi,
.
2. Persamaan keadaan gas Van Der Waals
Fisikawan Belanda Johannes Diderik Van Der Waals (1837-1923)
mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan dengan keadaan
persamaan Van Der Waals.
Persamaan keadaan ini adalah modifikasi persamaan keadaan gas ideal
dengan cara menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antar
molekul lalu mengurangi dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas.
Lalu
didapatlah
persamaan
𝑁 2
(𝑃 + ( ) 𝑎) (𝑉 − 𝑁𝑏) = 𝑁𝑘𝑇
𝑉
Keterangan:

a dan b adalah nilai yang ditentukan dari hasil eksperimen untuk setiap gas dan
disebut dengan tetapan Van Der Waals.

Semakin kecil nilai a dan b maka menunjukan bahwa perilaku gas semakin
mendekati perilaku gas ideal.
Pendekatan Gas Real (Gas Van der Waals)
1. Asumsi: pada T=0  V=0
Pada gas real tidak mungkin partikel V=0, jadi V bukanlah V yang
sesungguhnya.
V  Vreal – Nb
dan V dikoreksi.
dengan b = faktor koreksi.
2. Tekanan juga dikoreksi
𝑁 2
P  𝑃𝑟𝑒𝑎𝑙 + ( 𝑉 ) 𝑎
dengan a = faktor koreksi
 Dari kedua faktor koreksi diatas, maka didapatkan
𝑁 2
(𝑃 + ( ) 𝑎) (𝑉 − 𝑁𝑏) = 𝑁𝑘𝑇
𝑉
14
 Perbandingan
Gas ideal
𝑃=
𝑁𝑘𝑇
𝑉
Gas Van der Waals
2
𝑁
(𝑃 + ( ) 𝑎) (𝑉 − 𝑁𝑏) = 𝑁𝑘𝑇
𝑉
T >  seperti gas ideal
3. Persamaan Keadaan Gas Clausius
Bentuk persamaan gas Clausius 𝑃(𝑉 − 𝑏) = 𝑅𝑇
(hanya v yang
dikoreksi oleh b).
Hanya didapat faktor koreksi b yaitu untuk mengurangi V.

Sehingga dapat disimpulkan, bahwa yang akan lebih teliti untuk menjadi sebuah
persamaan keadaan untuk gas ideal, menurut saya lebih baik menggunakan
Persamaan Keadaan Gas Van Der Waals karena terdapat dua factor koreksi yang
mana faktor koreksi tersebut didapatkan dari hasil eksperimen dan faktor koreksi
itu pulalah yang menyebutkan bahwa Semakin kecil nilai a dan b maka
menunjukan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal.
15
DAFTAR PUSTAKA

[1] Munir, Pendidikan Dunia Maya, Ilmu & Aplikasi Pendidikan, (Bandung:
Imtima, 2007). hal 506.

[2] http://id.wikipedia.org/wiki/Pembelajaran_elektronik, diakses 15 September
2014

Tintaguru. “sejarah dan perkembangan e-learning”. 03 Maret 2014.
http://www.tintaguru.com/2014/10/e-learning-dan-sejarah-perkembangannya.html
07 Maret 2015

Nurfadhilahromadhona. “sejarah-perkembangan-e-learning”. Mei 2013.
http://nurfadhilahromadhona.blogspot.com/2013/05/sejarah-perkembangan-elearning.html 07 Maret 2015

Ica. “ apa itu moodle” . 12 Januari 2014
http://ateknologi.blogspot.com/2014/01/apa-itu-moodle.html 07 Maret 2015

Priskaarea. “sejarah perkembangan e-Learning”. 16 Januari 2014.
http://priskaarea.blogspot.com/p/blog-page.html 07 Maret 2014

http://brainmatics.com/building-e-learning-system-with-moodle/
07 Maret 2015.
16