Distribusi kecepatan Jalan bebas rata-rata

2.4.5 Distribusi kecepatan

Untuk memahami bagaimana distribusi kecepatan dalam suatu wadah pengamatan kotak kubus, dapat diandaikan saja apabila kotak pengamatannya diam, distribusi kecepatan itu akan simetris di sekitar kecepatan noljumlah molekul yang bergerak ke kanan akan sama banyaknya dengan jumlah molekul yang bergerak ke kiri, dan kita juga memperkirakan bahwa distribusinya akan sedemikian rupa sehingga peluang untuk menemukan sebuah molekul dengan kecepatan besar adalah sangat kecil sekali. Hal ini disebabkan molekul-molekul dalam materi dapat memiliki kecepatan yang berbeda-beda sehingga terbentuk suatu distribusi kecepatan. Secara statistik dapat diperoleh bahwa molekul-molekul akan paling banyak berada paa suatu kecepatan tertentu, dan akan semakin berkurang jumlah molekulnya dengan semakin jauh kecepatan ny dari suatu kecepatan tersebut. Salah satu penyebabnya adalah karena molekul-molekul dalam materi akan saling bertabrakan dan berinteraksi. Interaksi ini menyebabkan adanya pemerataan energy kinetic, karena molekul yang bergerak lebih cepat memberikan tambahan momentum pada molekul yang bergerak lebih lambat dan sebaliknya. Distribusi kecepatan yang terjadi berbentuk distribusi normal, dan dinamakan disribusi Maxwell-Boltzman. Distribusi Maxwell-Boltzman bergantung waktu suhu ini dirumuskan dengan: 2.15 Gambar 2.4. Distribusi kecepatan molekul pada berbagai temperature Universitas Sumatera Utara

2.4.6 Jalan bebas rata-rata

Diantara tumbukan-tumbukan yang berturutan, sebuah molekul dalam suatu gas akan bergerak dengan laju yang konstan sepanjang sebuah garis lurus. Jarak rata-rata diantara tumbukan-tumbukan yang berturutan seperti itu dinamakan dengan jalan bebas rata-rata mean-free-path. Gambar 2.5 Jalan bebas rata-rata molekul Sebuah molekul yang berjalan melalui suatu gas, bertumbukan dengan molekul-molekul lain sepanjang jalan yang dilaluinya. Sudah tentu bahwa semua molekul lainnya bergerak dengan cara yang sama. Seandainya molekul-molekul adalah titik-titik, maka molekul tidak akan bertumbukan sama sekali dan jalan bebas rata-rata sama dengan tak berhingga. Akan tetapi, molekul-molekul bukanlah merupakan titik-titik dan karena itu terjadilah tumbukan-tumbukan. Jika molekul- molekul tersebut sangat banyak jumlahnya sehingga menempati seluruh ruangan yang tersedia bagi molekul-molekul tersebut, dan tidak ada lagi ruangan untuk gerakan translasi, maka jalan bebas rata-rata akan sama dengan nol. Jadi jalan bebas rata-rata dihubungkan kepada ukuran molekul dan banyaknya molekul persatuan volume. Jalan bebas rata-rata l adalah jarak rata-rata di antara tumbukan-tumbukan yang berturutan. Maka l merupakan jarak total vt yang ditempuh di dalam waktu t dibagi dengan banyaknya tumbukan yang terjadi di dalam waktu ini. secara matematis ditulis dengan: Universitas Sumatera Utara 2.16

2.4.7 Gerak Brown