FI 472 Fisika Statistik
DESKRIPSI, SILABUS DAN SAP MATA KULIAH FI-472 FISIKA STATISTIK I. DESKRIPSI Mata kuliah ini merupakan mata kuliah wajib. Kompetensi yang diharapkan adalah mahasiswa dapat memiliki pemahaman terhadap hubungan antara prilaku sistem partikel penyusun suatu zat secara mikroskopik dengan akibat yang ditimbulkannya pada skala makroskopik, serta memiliki kemampuan dalam menelaah sifat-sifat zat tersebut. Prasyarat bagi mahasiswa untuk dapat mengikuti perkuliahan ini adalah mahasiswa harus sudah mengikuti matakuliah Matfis I, II, III (non dik), Fisika Modern, Mekanika dan Termodinamika. Materi perkuliahan meliputi: karakteristik sistem makroskopik dan kesetimbangan, konsep dasar probabilitas, deskripsi statistik sistem partikel, ensembel, sistem interaktif, statistik Maxwell-Boltzmann, BoseEinstein, Fermi-Dirac dan aplikasinya. Perkuliahan disampaikan dengan metoda ceramah, tanya jawab dan diskusi. Untuk mengukur hasil belajar mahasiswa, dilakukan evaluasi berupa tugas pekerjaan rumah, ujian tengah semester dan ujian akhir semester. Buku referensi yang digunakan adalah: 1. Reif F, 1965, Statistical Physics, Berkeley Physics Course, New York. 2. Sears and Salinger, 1986, Thermodynamic, Kinetic Teori and Statistical Termodynamic, Addison Wesley, London. 3. Pointon, 1967, An Introduction to Statistical Physics for Student, Longman, London.
II. SILABUS 1. Identitas Mata Kuliah a. Nama Mata Kuliah
: Fisika Statistik
b. Kode Mata Kuliah
: FI472
c. Jumlah SKS
: 3 SKS
d. Semester
: VII
e. Kelompok Mata Kuliah
: Wajib
1
FI 472 Fisika Statistik
f. Prasyarat
: Matfis I, II, III (non dik), Fisika Modern, Mekanika, Termodinamika
g. Nama Dosen
: Lilik Hasanah, Endi Suhendi
2. Tujuan Memberikan wawasan kepada mahasiswa untuk memahami hubungan antara prilaku sistem partikel penyusun suatu zat secara mikroskopik dengan akibat yang ditimbulkannya pada skala makroskopik, serta memiliki kemampuan dalam menelaah sifat-sifat zat tersebut.
3. Deskripsi Isi Materi yang dibahas dalam perkuliahan ini meliputi: karakteristik sistem makroskopik dan kesetimbangan, konsep dasar probabilitas, deskripsi statistik sistem partikel, ensembel, sistem interaktif, statistik Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein, Fermi-Dirac dan aplikasinya.
4. Pendekatan/metoda Pembelajaran Perkuliahan disampaikan dengan metoda ceramah, tanya jawab dan diskusi.
5. Media Pembelajaran LCD, OHP
6. Evaluasi UTS, UAS, Tugas
7. Materi Perkuliahan 7.1 Pertemuan ke-1 - Aturan Perkuliaan - Pendahuluan Fisika Statistik 7.2 Pertemuan ke-2 - Tinjauan singkat Termodinamika
2
FI 472 Fisika Statistik
7.3 Pertemuan ke-3 - Karakteristik sistem makroskopik 7.4 Pertemuan ke-4 - Pengantar metode statistik 7.5 Pertemuan ke-5 - Deskripsi statistik sistem partikel 7.6 Pertemuan ke-6 - Ensembel dan Sistem Interaktif I 7.7 Pertemuan ke-7 - Ensembel dan Sistem Interaktif II 7.8 Pertemuan ke-8 - UTS 7.9 Pertemuan ke-9 - Tingkat Energi dan Keadaan Energi - Keadaan Makro dan Keadaan Mikro - Peluang Termodinamika 7.10 Pertemuan ke-10 - Fungsi distribusi Maxwell-Boltzmann 7.11 Pertemuan ke-11 - Entropi dalam Mekanika Statistik - Distribusi Kecepatan Molekul dalam Gas Ideal 7.12 Pertemuan ke-12 - Fungsi distribusi Bose-Einstein. 7.13 Pertemuan ke-13 - Asas Ekipartisi Energi - Kapasitas Panas Gas Molekul Diatomik - Gas dalam Medan Gravitasi 7.14 Pertemuan ke-14 - Radiasi Benda Hitam - Kapasitas Panas Zat Padat Menurut Einstein dan Debaye 7.15 Pertemuan ke-15 - Funsi Distrbusi Fermi-Dirac.
3
FI 472 Fisika Statistik
7.16 Pertemuan ke-16 - Gas Elektron dalam Logam - Sifat Paramagnetik dan Konduktifitas Listrik Gas Elektron
8. Referensi 1. Reif F, 1965, Statistical Physics, Berkeley Physics Course, New York. 2. Sears and Salinger, 1986, Thermodynamic, Kinetic Teori and Statistical Termodynamic, Addison Wesley, London. 3. Pointon, 1967, An Introduction to Statistical Physics for Student, Longman, London. 4. Agus Purwanto, 2007, Fisika Statistik, Penerbit Gaya Media, Yogyakarta 5. Mikrajuddin Abdullah, 2007, Pengantar Fisika Statistik untuk Mahasiswa, Penerbit ITB, Bandung 6. Utari S, Suhendi E, 2004, Diktat Kuliah Fisika Statistik
4
FI 472 Fisika Statistik III. SATUAN ACARA PERKULIAHAN Nama Mata Kuliah Kode Mata Kuliah Jumlah SKS Semester Nama Dosen Referensi
: : : : : :
Fisika Statistik FI472 3 SKS VII Lilik Hasanah, Endi Suhendi I. Reif F, 1965, Statistical Physics, Berkeley Physics Course, New York. II. Sears and Salinger, 1986, Thermodynamic, Kinetic Teori and Statistical Termodynamic, Addison Wesley, London. III. Pointon, 1967, An Introduction to Statistical Physics for Student, Longman, London. IV. Agus Purwanto, 2007, Fisika Statistik, Penerbit Gaya Media, Yogyakarta
Standar Kompetensi: Memiliki wawasan dan pengetahuan tentang hubungan antara prilaku sistem partikel penyusun suatu zat secara mikroskopik dengan akibat yang ditimbulkannya pada skala makroskopik, serta memiliki kemampuan dalam menelaah sifat-sifat zat tersebut.
V.Mikrajuddin Abdullah, 2007, Pengantar Fisika Statistik untuk Mahasiswa, Penerbit ITB, Bandung VI. Utari S, Suhendi E, 2004, Diktat Kuliah Fisika Statistik
Minggu
Kompetensi
Ke
Dasar
1
Memiliki wawasan dan pengetahuan
Indikator Menjelaskan batasan fisika statistik Menjelaskan
Materi Pokok/ Sub Materi Pokok Pendahuluan: Pengantar fisika statistik Kedudukan fisika
tentang ruang
kedudukan fisika
lingkup materi
statistik dalam ilmu
statistik dalam ilmu
fisika statistik
fisika
fisika
Menjelaskan
Pendekatan yang
Pengalaman Belajar Menyimak penjelasan dosen
Media Komputer
Evaluasi
Sumber IV : 1-6
LCD
tentang aturan perkuliahan Menyimak penjelasan dosen, diskusi dan tanya
pendekatan yang
digunakan dalam
jawab tentang
digunakan dalam
fisika statistik
pengantar fisika 5
FI 472 Fisika Statistik fisika statistik
statistik, kedudukan fisika statistik dalam ilmu fisika dan pendekatan yang digunakan dalam fisika statistik
2
Mengingatkan
Mampu menjelaskan
Tinjauan Singkat
Menyimak penjelasan
komputer LCD
kembali
hukum-hukum
Termodinamika :
dosen, diskusi dan
konsep-konsep
termodinamika
Pengertian dasar
tanya jawab tentang
Persamaan keadaan
termodinamika
termodinamika
Mampu menjelaskan
yang
besaran terukur dari
berhubungan
suatu system ditinjau
dengan fisika
melalui persamaan-
statistic
persamaan
IV : 129
Hukum-hukum termodinamika Energi bebas
termodinamika 3
Memiliki
Mampu
Pengantar Metode
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 1
IV : 29-
Statistik :
dosen, diskusi dan
LCD
UTS
44
wawasan dan
menjelasakan
pengetahuan
random walk dan
Random walk
tanya jawab tentang
tentang random
distribusi binomial
Distribusi
pengantar metode
Binomial
statistik
walk, distribusi
Mampu
binomial, nilai
menjelasakan nilai
Nilai rata-rata
rata-rata dan
rata-rata
Sifat fungsi 6
FI 472 Fisika Statistik sifat fungsi faktorial 4
Memiliki
Mampu menjelaskan
faktorial
sifat fungsi faktoria Menjelaskan
Karakteristik Sistem
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 1
I : 1-51
LCD
UTS
IV:45-
wawasan dan
karakteristik dari
Makroskopik dan
dosen, diskusi dan
pengetahuan
sistem makroskopik
Kesetimbangan:
tanya jawab tentang
50
Karakteristik sistem
karakteristik sistem
VI : 7-
tentang
Menjelaskan batasan
karakteristik
sistem makroskopik
dari sistem
dan sisitem
makroskopik
mikroskopik
dan proses kesetimbangan
makroskopik Pendekatan
makroskopik dan
17
proses kesetimbangan
kesetimbangan
Menjelaskan proses dan pendekatan kesetimbangan
5
Memiliki
Menjelaskan
Deskripsi Statistik
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 3
LCD
UTS
wawasan dan
keadaan-keadaan
Sistem Partikel:
dosen, diskusi dan
pengetahuan
mikroskopik dari
Spesifikasi keadaan
tanya jawab tentang
tentang konsep
suatu sistem fisis
statistik pada sistem partikel
Menjelaskan konsep ensamble statistik Menjelaskan postulat-postulat statistik Menghitung
dari sebuah system
spesifikasi keadaan dari
Ensamble statistik
sebuah sistem,
Postulat statistik
ensamble statistik,
Perhitungan
postulat statistik,
probabilitas Jumlah keadaan yang diijinkan pada
I : 99136 IV : 5076 VI : 3648
perhitungan probabilitas, jumlah keadaan yang diijinkan
7
FI 472 Fisika Statistik probabilitas keadaan
sebuah sistem
pada sebuah sistem
mikroskopik tertentu
makroskopik
makroskopik
Menurunkan ungkapan jumlah keadaan yang diijinkan pada sebuah sistem makroskopik 6
Memiliki
Menjelaskan besaran
Entropi dan
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 4
LCD
UTS
wawasan dan
mikroskopis dari
Temperatur:
dosen, diskusi dan
pengetahuan
sistem fisis yang
Distribusi energi
tanya jawab tentang
tentang entropi
dikaitkan dengan
antara dua sistem
distribusi energi antara
dan temperatur
besaran
makroskopis
dua sistem
termodinamika
Entropi dan temperatur dikaitkan
I : 141178 IV: 8192 VI : 49-
makroskopis, , entropi
62
dan temperatur
dengan jumlah keadaan Perubahan entropi Perubahan energi dan temperatur 7
Memiliki wawasan dan
Menjelaskan distribusi energi
Ensambel dan Sistem
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 4
Interaktif :
dosen, diskusi dan
LCD
UTS
I : 141178
8
FI 472 Fisika Statistik pengetahuan
antara dua sistem
tentang
makroskopis yang
ensambel dan
berinteraksi termal
sistem interaktif
Menjelaskan konsep
Ensembel Mikrokanonik
tanya jawab tentang
IV : 95-
distribusi energi antara
Ensembel Kanonik
dua sistem
Aplikasi pada
makroskopis, sistem
interaksi termal
suseptibilitas bahan
yang berhubungan
antara suatu sistem
magnet dan energi
dengan reservoir kalor,
dengan reservoir
rata-rata gas ideal
ensembel
103 VI : 4962
mikrokanonik,
kalor Menjelaskan konsep
ensembel kanonik dan
ensambel dan jenis-
aplikasi interaksi
jenis ensambel
termal (suseptibilitas
Mengaplikasikan
bahan magnet dan
konsep interaksi
energi rata-rata gas
termal antara suatu
ideal)
sistem dengan reservoir kalor pada kasus-kasus fisis 8 9
UJIAN TENGAH SEMESTER Memiliki
Menjelaskan tingkat
wawasan dan
energi dan keadaan
pengetahuan
energi
tentang tingkat
Menjelaskan
Tingkat energi dan keadaan energi, Keadaan makro dan keadaan mikro
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 7
dosen, diskusi dan
LCD
UAS
tanya jawab tentang tingkat energi dan
II : 302337 III : 763
9
FI 472 Fisika Statistik energi dan
keadaan makro dan
keadaaan
keadaan mikro suatu
energi, keadaan
sistem
makro dan
Peluang termodinamika
peluang
serta peluang
termodinamika
IV :123
keadaan makro dan
V: 1-3
keadaan mikro, peluang
Menjelaskan konsep
keadaan mikro
keadaan energi,
VI : 93-
termodinamika,
127
termodinamika 10
Memiliki
Memahami
Statistik Maxwell-
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 5
LCD
UAS
wawasan dan
bagaimana proses
Boltzmann
dosen, diskusi dan
pengetahuan
membangun statistik
Anggapan dan fungsi
tanya jawab tentang
mengenai
Maxwell-Boltzmann
distribusi Maxwell-
fungsi distribusi
perumusan
dengan
Boltzmann
Maxwell-Boltzmann
statistic
menggunakan prnsip
Maxwell-
statistik murni.
Aplikasi Statistik
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 8
LCD
UAS
III : 926 IV: 192194 V: 4-45
Boltzmann 11,12
Memiliki
Menjelaskan entropi
wawasan dan
dalam mekanika
Maxwell-Boltzmann:
dosen, diskusi dan
pengetahuan
statistik
Entropi dalam
tanya jawab tentang
tentang aplikasi
Menjelaskan
mekanika statistik
entropi dalam
II : 350376 III : 763
statistik
distribusi kecepatan
Distribusi kecepatan
mekanika statistik,
IV : 93-
Maxwell-
molekul dalam gasi
molekul dalam gas
distribusi kecepatan
127
Boltzmann
deal
ideal
molekul dalam gas
10
FI 472 Fisika Statistik Menjelaskan asas ekipartisi energi Menjelaskan sifat
Asas ekipartisi energi
ideal, asas ekipartisi energi, sifat kapasitas
Sifat kapasitas panas
panas gas pada molekul
kapasitas panas gas
gas pada molekul
diatomik dan pengaruh
pada molekul
diatomik dan
gaya gravitasi pada
diatomik Menjelaskan pengaruh gaya
Pengaruh gaya
sifat gas ideal
gravitasi pada sifat gas ideal
gravitasi pada sifat gas ideal 13
14
Memiliki
Memahami
Statistik Bose-
Menyimak penjelasan
wawasan dan
bagaimana proses
Einstein Anggapan dan dosen, diskusi dan
pengetahuan
membangun statistik
fungsi distribusi Bose-
tanya jawab tentang
mengenai
Bose-Einstein
Einstein
fungsi distribusi Bose-
perumusan
dengan
statistic Bose-
menggunakan prnsip
Einstein
statistik murni.
Memiliki
Menjelaskan
Komputer
Tugas 6
LCD
UAS
III : 4549 IV: 159168
Einstein
V: 46-55
Aplikasi Statistik
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 9
LCD
UAS
II : 386-
wawasan dan
peristiwa radiasi
Bose-Einstein:
dosen, diskusi dan
pengetahuan
benda hitam
Radiasi benda hitam
tanya jawab tentang
III : 7-
Kapasitas panas zat
radiasi benda hitam,
63
kapasitas panas zat
IV:159-
tentang aplikasi statistik Bose-
Menurunkan hukum Stefan-Boltzmann
padat menurut
395
11
FI 472 Fisika Statistik Einstein
Menjelaskan
Einstein dan Debaye
padat menurut Einstein
168
dan Debaye
kapasitas panas zat
V:119137
padat menurut
VI : 93-
Einstein dan Debaye
127 15
Memiliki
Memahami
Statistik Fermi-Dirac
Menyimak penjelasan
Komputer
Tugas 7
LCD
UAS
wawasan dan
bagaimana proses
Anggapan dan fungsi
dosen, diskusi dan
pengetahuan
membangun statistik
distribusi Fermi-Dirac
tanya jawab tentang
mengenai
FermiDirac dengan
fungsi distribusi Fermi-
perumusan
menggunakan prnsip
Dirac
statistic Fermi-
statistik murni.
III : 4549 IV: 168192 V: 56-63
Dirac 16
Memiliki
Menjelaskan konsep
Aplikasi Statistik
Menyimak penjelasan
Komputer LCD
wawasan dan
gas elektron dalam
Fermi-Dirac:
dosen, diskusi dan
pengetahuan
logam
Gas elektron dalam
tanya jawab tentang gas
tentang aplikasi
Menurunkan
logam
Tugas
II : 395-
10
405
UAS
III : 7-
elektron dalam logam,
63
statistik Fermi-
ungkapan energi
Sifat paramagnetik
sifat paramagnetik dan
IV: 168-
Dirac
kinetik rata-rata
dan konduktifitas
konduktifitas listrik gas
192
elektron dalam gas
listrik gas elektron
elektron
elektron Menurunkan ungkapan kapasitas
V : 138158 VI : 93127
12
FI 472 Fisika Statistik panas gas elektron Menjelaskan sifat paramagnetik dan konduktifitas listrik gas elektron
13