FISIKA/MEKANIKA STATISTIKPengertian Fisika StatistikCabang ilmu fisika yang mempelajari sistem banyak partikel dari segi pandang statistik pada besaran mikroskopik untuk menjelaskan besaran makroskopik (khususnya energi) berdasarkan mekanika klassik dan kuantum.Mekanika Statistik:Prinsip-prinsip mekanika yang diterapkan pada suatu sistem banyak partikel dari segi pandang statistik untuk mencapai sifat-sifat makroskopik dari sistem.

Pada Fisika/Mekanika Statistik:Tanpa menimbang dalam-dalam gerakan partikel namun mempertimbangkan perilaku dengan peluang/probabilitas terbesar.

Memberikan hubungan sifat-sifat mikroskopik partikel dengan sifat makroskopik materialnya

Statistik klassik dan kuantum

Mengapa kita belajar Fisika Statistik? Apabila kita ingin mengetahui keadaan sistem, maka dicari persamaan gerak partikel (Newton, Schrodinger atau yang lain). Namun tidak mungkin untuk menyelesaikan semua persamaan ini kalau sistem berisi sekitar 1023 molekul.

Dimana letak Fisika Statistik?

A. Dari pandangan kurikulum:Fisika Dasar (tentang Panas) Termodinamika Fisika Statistik

B. Terhadap cabang Fisika dan ilmu lainnya

Sistem sangat banyak partikel terjadi pada:Gas, liquid, solid, radiasi elektromagnetik (foton) dll.Juga ada pada sistem fisika, kimia, biologi. Ambil contoh satu mole gas dalam bejana Untuk 1 mole berisi sekitar 1023 molekul.

Apabila kita ingin mengetahui keadaan sistem dengan mencari persamaan gerak partikel, maka dilakukansecara klassik dengan mekanika Newton, Untuk satu partikel F = ma jutaan persamaan:?atau secara kuantum dengan persamaan gelombang Schrodinger,

maka sangat repot (complicated) untuk mencari solusinya

Apakah dalam tinjauan Fisika/Mekanika Statistik mempertimbangkan prilaku setiap partikel itu penting?

Tentu masih penting tetapi dibandingkan komplikasinya lebih baik tinjauan diarahkan pada sifat rata-rata partikel terlebih lagi kalau partikel yang kita tinjau adalah partikel identik dengan jumlah sangat besar. argumentasi statistik ini menjadi efektif.

Apakah dengan statistik semua masalah dapat diatasi?

Sistem Banyak Partikel(misal kumpulan atom,molekul,elektron,foton)Tinjau gas H2 dalam bejana pada teknanan P dan temperatur T :1 gas H2 keadaan mikroskopisGas mengisi volume keadaan makroskopisBagaimana menentukan sifat makroskopik: E, Cv , kecepatan gas?

Ternyata tidak (fisika many body problem tetap susah dan menimbulkan pertanyaan menarik), Namun demikian beberapa problem penting dapat disederhanakan secara drastis dengan pendekatan statistik.

Distribusi StatistikSoal pokok dari fisika/mekanika statistik ialah mencari pola partisi yang paling boleh jadi dari suatu sitem yang terisolasiProbabilitas Distribusi (Hukum Distribusi):Prakiraan-prakiraan dan alasan yang dapat diterima berdasar sifat-sifat umum partikelPerilaku partikel dengan peluang terbesar/ pola partisi yang paling boleh jadi

Kesetimbangan StatistikPola partisi yang paling boleh jadi dari suatu sistem banyak paratikel dicapai.

Suatu sistem didalam kesetimbangan statistik tidak akan lepas (terikat) dengan pola partisis paling boleh jadi kecuali jika diganggu oleh asksi eksternal

Kembali ke gas H2 didalam bejana:Anggap gas H2 terisolasi dan terdiri dari N partikel yang masing-masing partikel mempunyai tingkat energi E1, E2, E3, En. Pada suatu saat tertentu partikel tesebut dalam tingkat energi yang berbedaPartikel n1 E1n2 E2..ni E

Jika partikel tidak berinteraksi maka:Jumlah total partikelN=n1+n2+n3+=Jumlah energi sistemU=n1E1+n2E2+n3E3.=Jika partikel berinteraksi makaU= dengan Ei=Eki+EpiEk=kinetik, Ep=potensial akibat interasksi

Sesudah mendapatkan pola partisi paling boleh jadi selanjutnya mencari bagaimana hubungannya dengan sifat makroskopik yang ditinjau:Hasilnya ialah ungkapan:Banyaknya partikel berenergi

Jika rapat keadaan merupakan distribusi kontinyu maka diganti

Jenis Distribusi StatistikMaxwell Boltzman =Partikel identik yang berjarak cukup jauh satu sama lain sehingga dapat dibedakan (distinguish) misal gas. Menurut istilah kuantum fungsi gelombang partikel yang bertumpang-tindih sangat kecil.Bose-Einstein=Partikel identik dengan spin nol atau bilangan bulat yang tidak dapat dibedakan(indistinguish) satu sama lain karena fungsi gelombang saling bertumpang-tindih. Partikel ini disebut Boson, dan tidak mengikuti prinsip eksklusi Pauli. Contoh=foton

Fermi Dirac= Partikel identik dengan spin kali bilangan ganjil yang tidak dapat dibedakan satu sama lain. Partikel ini disebut Fermion dan harus memenuhi prinsip eksklusi Pauli. Contoh : elektron, proton.