gas monoatomik mempunyai energi kinetik sama dengan energi foton yang mempunyai panjang gelombang 400 A suhu gas monoatomik tersebut adalah?

Kelas : XII, XI
Pelajaran : Fisika
Kategori : FIsika kuantum, termodinamika
Kata kunci : gas monoatomik, energi kinetik, energi foton, panjang gelombang, suhu gas

Pembahasan :

Sebelum membahas ke soal terlebih dahulu saya akan berikan sedikit penjelasan tentang energi kinetik gas monoatomik dan energi foton.

Energi kinetik gas monoatomik dirumuskan sebagai berikut:

EK = 3/2 kT

dimana :

EK = energi kinetik (J)
k = konstanta Boltzmann (1,38.20⁻²³ J/K)
T =  suhu (K)

sedangkan energi yang dimiliki oleh foton dengan panjang gelombang tertentu dirumuskan sebagai :

E = hc/λ

Dimana :

E = energi foton (J)
h = konstanta Plank (besarnya 6,67.10⁻³⁴ J.s)
c= cepat rambat cahaya di ruang hampa (besarnya 3.10⁸ m/s)
λ = panjang gelombang (m)

Dalam soal diketahui bahwa panjang gelombang dalam satuan Angstrom (A). Jadi kita harus konversi dahulu dari Angstrom ke meter yaitu :
1 A° = 10⁻¹⁰ m

Berikut adalah pembahasan soal.

Diketahui :
EK gas = E foton
λ = 400 A = 400.10⁻¹⁰ = 4.10⁻⁸ m

Ditanya :
T = ...........?

Penyelesaian:

EK = E
3/2 kT = hc/λ
3/2.1,38.10⁻²³ T = 6,67.10⁻³⁴.3.10⁸/4.10⁻⁸
2,07.10⁻²³ T = 5,0025.10⁻³⁴
T  = 5,0025.10⁻³⁴/2,07.10⁻²³
 = 2,42.10⁻¹¹ K

terasa tidak masuk akal jika suhu gas sangat kecil seperti itu, tapi menurut perhitungan begitulah hasilnya. Atau mungkin coba dibantu untuk operasi matematika mungkin ada salah hitung, tapi secara konsep caranya sudah benar. Terima kasih.