Prev : Distribusi/Statistik Bose-Einstein (Foton dan Persamaan Radiasi Planck)
Kalor jenis merupakan salah satu properti termodinamika yang mendeskripsikan bagaimana suatu bahan dapat menaikkan suhunya akibat adanya kalor dari luar. Semakin besar kalor jenisnya, semakin besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bahan tersebut. Sebagai contoh, air yang memiliki kalor jenis lebih besar dari besi tidak akan panas lebih mudah apabila diberi kalor dibandingkan besi. Kalor jenis memiliki satuan J/kgK dalam SI, namun kita bisa juga mengubahnya menjadi J/molK, apabila kita ingin mengetahui kalor jenis pada atom tunggal.
Pada tahun 1819, seorang kimiawan asal Perancis bernama Pierre-Louis Dulong dan fisikawan berkewarganegaraan sama bernama Alexis-Thérèse Petit mengatakan bahwa semua unsur memiliki kalor jenis yang hampir sama dalam volume konstan Cv, yakni
Secara eksperimen, teori tersebut sesuai untuk suhu tinggi, namun gagal untuk suhu yang mendekati titik nol absolut, dimana pada kenyataannya kapasitas kalor atom untuk suhu rendah nilai Cv mendekati nol.
Kemudian pada tahun 1906, Einstein menggunakan cara yang sama seperti Planck untuk menjelaskan fenomena ini. Disini, Einstein mengasumsikan bahwa atom-atom yang terkandung dalam bahan saling bergetar dengan frekuensi yang sama. Pada dasarnya kita dapat menuliskan persamaan energi total seperti pada kasus foton yaitu
Angka 3 datang dari tiga derajat kebebasan pada atom, dan 3Rβν/Na adalah energi yang dimiliki fonon pada frekuensi ν. Menggunakan hubungan
kita akan peroleh
Persamaan di atas apabila kita ambil nilai T yang sangat besar, maka kita akan memperoleh hasil seperti pada hukum Dulong-Petit yang telah disebutkan sebelumnya, dan apabila T mendekati nol, maka Cv juga akan mendekati nol, sehingga sesuai dengan eksperimen. Perlu dicatat bahwa pendekatan yang dilakukan Einstein ini adalah pendekatan dengan asumsi semua atom pada bahan bergetar pada frekuensi yang sama, berbeda dengan pendekatan yang dilakukan oleh Debye yang frekuensi atomnya ditinjau secara berkelompok, atau bergantung dengan atom-atom lain.
Next : Distribusi/Statistik Bose-Einstein (Model Debye: Frekuensi Debye)
Science and Games 