Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

JPSE (Journal of Physical Science and Engineering)

Proses Adiabatis dan Isovolume Kuantum Sistem Dua Partikel Simetri

Muhammad Syawaluddin Akbar, Eny Latifah, Siti Nur Qomariyah, Deny Pra Setyo, Hari Wisodo, Arif Hidayat

Published Oct 10, 2017• 2 citations
Publisher

Abstract

Sebagai piranti pengkonversi energi panas menjadi usaha, mesin panas harus memasuki era miniaturisasi lebih atas piranti yang deskripsi teoritiknya hanya dapat dilakukan dengan mekanika kuantum. Dengan demikian perlu dikonstruksi formulasi yang dapat mengendalikan sistem kuantum untuk menjalani proses termodinamis penyusun sistem mesin panas. Telah dilakukan rekonstruksi proses adiabatis dan isovolume sistem piston 1D dengan zat kerja 2 partikel kuantum yang simetri. Metode yang digunakan adalah model analogi dengan sistem termodinamika sebagai domain analogi dan sistem mekanika kuantum sebagai domain target. Pemodelan analogi meliputi analogi sistem dari piston menjadi kotak 1D dan analogi proses yang mengimplementasikan hukum pertama termodinamika untuk sistem kuantum. Hasil yang diperoleh adalah formulasi dan konfigurasi keadaan sistem, representasi energi selama proses isovolume dan adiabatik dan persamaan keadaan yang setara dengan persaman gas ideal. Dengan dihasilkannya mekanisme proses adiabatic dan isovolume sistem kuantum, akan dapat dibangun suatu proses siklus mesin Otto kuantum sistem 2 partikel simetri dan deskripsi efisiensinya.

DOI
10.17977/um024v2i22017p055

Related papers

KAJIAN MESIN PANAS KUANTUM SISTEM KOTAK 1D

Eny Latifah

Telah dilakukan kajian mesin Carnot, Otto, Diesel dan Brayton kuantum. Berbeda dengan mesin panas termodinamika klasik, mesin panas kuantum ini dikonstruksi oleh partikel kuantum, sebagai working substance, yang terkurung dalam kotak potensial 1D sehingga terbentuk energi diskrit dengan salah satu dinding potensial berperan layaknya piston yang dapat berekspansi dan berkompresi. Formulasi mesin panas kuantum sistem kotak 1D tidak memanfaatkan konsep temperatur. Konsep temperatur diperankan oleh nilai harap Hamiltonian sistem yang merupakan rata-rata ensambel energi system. Sedemikian hingga proses isotermal bagi ensambel kuantum dalam kontak dengan reservoir dianalogikan secara kuantum dengan mempertahankan nilai harap Hamiltonian konstan. Sementara proses adiabatik dideskripsikan dengan mempertahankan probabilitas kedudukan tiap tingkat energi sehingga konstan. Implementasi pendekatan analogi dilakukan untuk mengevaluasi mesin Carnot kuantum dengan berbagai variasi sistem kotak 1D, yakni sistem 3-keadaan, n-keadaan dan sistem 2 partikel. Model analogi perlu penyempurnaan dalam pendefinisian gaya dan pendeskripsian proses bagi sistem kuantum. Elaborasi mikroskopis terhadap hukum pertama termodinamika memandu pada definisi gaya dan deskripsi proses bagi sistem kuantum. Dengan demikian dilakukan penyempurnaan model analogi dengan mengintegrasikan formulasi mikroskopis hukum pertama termodinamika sehingga terwujud model analogi termodifikasi. Model analogi termodifikasi selanjutnya diimplementasikan untuk mengevaluasi mesin Otto, Diesel dan Brayton kuantum. Mesin panas kuantum sistem kotak 1D n-keadaan yang dihasilkan memiliki unjuk kerja sebagai berikut. Efisiensi mesin panas kuantum sama dengan hasil perhitungan klasik dengan nilai harap Hamiltonian menggantikan peran temperatur. Jumlah tingkat energi yang dilibatkan dalam sistem berpotensi menurunkan unjuk kerja mesin panas kuantum yang mengandung proses ekspansi berkontak dengan reservoir. makin besar jumlah keadaan-eigen penyusun sistem makin rendah efisiensi mesin panas kuantum. Penurunan efisiensi oleh meningkatnya keadaan-eigen yang terlibat dapat dihambat dengan melakukan kontrol ekspansi terhadap proses tersebut.

•Jan 1, 2014•0 citations

KARAKTERISTIK PROSES TERMODINAMIKA KUANTUM DAN MESIN PANAS KUANTUM

Nofa Ria Sagita

Telah dikaji beberapa mesin panas kuantum sebagai aplikasi nyata termodinamika kuantum. Mesin-mesin tersebut dibangun melalui proses-proses termodinamika kuantum berdasarkan tinjauan hukum pertama termodinamika secara kuantum. Dalam termodinamika kuantum, perubahan kalor sistem terkait dengan perubahan probabilitas partikel dan perubahan usaha sistem terkait dengan perubahan energi eigen partikel. Diperoleh perumusan usaha dan efisiensi mesin panas kuantum secara umum, selanjutnya diberikan beberapa model sistem kuantum sebagai ilustrasi dari mesin panas kuantum. Akhirnya diperoleh bahwa secara umum efisiensi mesin-mesin panas kuantum sama dengan efisiensi mesin klasiknya masing-masing.

•Aug 3, 2010•0 citations

MESIN PANAS KUANTUM BERBASIS SUMUR POTENSIAL SATU DIMENSI

Yohanes Dwi Saputra

Beberapa mesin panas kuantum sebagai aplikasi nyata termodinamika kuantum telah dimodelkan. Mesin-mesin ini dibangun dari partikel tunggal di dalam sumur potensial tak berhingga satu dimensi yang dianalogikan dari sistem klasik berupa gas monoatomik ideal di dalam silinder berpiston. Dengan temperatur gas dianalogikan menjadi energi rata-rata partikel, volume silinder dianalogikan menjadi lebar sumur dan tekanan piston dianalogikan sebagai gaya mekanik dinding sumur maka proses-proses termodinamika kuantum dapat dijelaskan. Proses-proses inilah yang menyusun siklus Carnot, Otto, Brayton dan Diesel secara kuantum yang kemudian dapat dihitung efisiensinya berdasarkan hukum pertama termodinamika. Akhirnya diperoleh bahwa secara umum efisiensi mesin-mesin panas kuantum lebih tinggi daripada efisiensi mesin klasiknya masing-masing.

•Feb 9, 2010•0 citations

Karakteristik Termodinamis Mesin Carnot Kuantum Sistem Fermion Tunggal Tak-Bermassa Dalam Kotak Satu Dimensi

Muhammad Sugeng Yulianto

ABSTRAK Model analogi termodifikasi untuk mengeksplorasi mesin panas kuantum partikel fermion tidak memiliki representasi kuantitas temperatur, mengingat kuantitas temperatur diperankan oleh nilai harap Hamiltonian. Sementara dalam kajian mesin panas, kuantitas temperatur merupakan kuantitas utama, dengan demikian adalah urgen untuk melakukan penelitian tentang kuantitas temperatur dan kuantitas termodinamis lain pada kajian mesin panas kuantum. Telah dilakukan penelitian untuk mereproduksi kuantitas termodinamis mesin Carnot kuantum sistem fermion tunggal tak-bermassa dengan pendekatan mekanika statistik melalui fungsi partisi yang bersesuai dengan sistem kajian. Pendekatan statistik yang digunakan memenuhi statistika Maxwell-Boltzman. Fungsi partisi yang dibangun dengan nilai-eigen energi fermion tunggal tak- bermassa dalam kotak 1D menjadi fungsi-partisi-unik sistem yang selanjutnya digunakan sebagai jembatan antara mekanika kuantum dengan termodinamika. Bersandar pada fungsi-partisi-unik sistem, dilakukan pengukuran kuantitas energi rerata, temperatur, entropi, energi bebas Helmholtz, dan gaya yang bekerja pada sistem. Selanjutnya dihasilkan juga persamaan keadaan dan efisiensi mesin Carnot kuantum sistem fermion tunggal tak bermassa dalam kotak satu dimensi. Normal 0 false false false IN X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:Table Normal; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:Calibri,sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:Times New Roman; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-ansi-language:IN;}

SKRIPSI Jurusan Fisika - Fakultas MIPA UM•Mar 8, 2017•0 citations

Mesin Lenoir Kuantum Sistem 5 Fermion dalam Kotak 1D

Lara Sukmawati, Eny Latifah, Hari Wisodo

Mesin 3 tahap Lenoir berhasil dikomersilkan oleh Ѐtienne Lenoir. Sayangnya mesin ini memiliki efisiensi rendah, seperti halnya mesin klasik yang lain. Dengan demikian diperlukan eksplorasi implementasi sistem kuantum, mengingat implementasi kuantum berhasil meningkatkan efisiensi mesin non-Carnot. Penelitian ini mengimplementasikan prinsip mekanika kuantum dalam membangun mesin panas sedemikian hingga menghasilkan mesin panas kuantum. Sistem mesin panas yang dipilih pada penelitian ini adalah sistem 5 fermion yang terjebak dalam kotak 1D dengan salah satu batas dinding potensial dapat bergerak bebas seperti piston pada termodinamika klasik. Metode penelitian yang diaplikasikan adalah metode analitik teoritik dengan menerapkan model analogi termodifikasi. Model analogi adalah penerapan analogi kuantum terhadap sistem dan proses mesin panas klasik. Sistem 5 fermion dideskripsikan dengan persamaan Schrodinger. Fermion tidak diijinkan memiliki himpunan bilangan kuantum yang sama atau dua / lebih dan fermion tidak boleh mencapai satu keadaan yang sama, sehingga fungsi gelombangnya bersifat antisimetri. Sistem mesin Lenoir lima fermion memiliki dua keadaan terendah. Keadaan fermion sebagai solusi persamaan Schrodinger memberikan informasi nilai-eigen energi sistem dan probabilitasnya ditiap tingkat keadaan yang menentukan nilai harap Hamiltonian, analogi energi panas dan usaha. Selanjutnya perubahan kuantitas energi ini menjalani proses isokorik, ekspansi adiabatik, dan kompresi isobarik kuantum. Setelah menjalani satu siklus, sistem ini berhasil dikalkulasi dan nilai efisiensi yang dihasilkan masih rendah. Dengan demikian perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan mempertimbangkan komposisi probabilitas tiap keadaan.

Jurnal MIPA dan Pembelajarannya•Apr 30, 2023•0 citations

Energi Penggerak untuk Mempercepat Kesetimbangan Gerak Brown Teredam Sebagian (Underdamped)

Nur Elisa, Iwan Setiawan, Dedy Hamdani

Penelitian ini merupakan penelitian teoritik yang mengkaji literatur yang membahas dinamika kuantum secara adiabatik. Gerak Brown yang merupakan bagian dari dunia nano atau mikroskopis membutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Gerak Brown merupakan gerak acak partikel nano dalam fluida. Ketika pergerakannya sudah mencapai titik equilibrium kemudian diberi gangguan maka akan membutuhkan waktu yang sangat lama untuk kembali ke keadaan setimbang. Metode Shortcuts to Adiabaticity (STA) merupakan salah satu solusi untuk mempercepat dinamika kuantum adiabatik dengan menambahkan energi dalam sistem sehingga kuantum adiabatik dengan menambahkan energi dalam sistem sehingga mencapai titik equilibrium. Metode ini menggunakan persamaan Kramers yang diujikan pada gerak Brown teredam sebagian ( underdamped) . Hasil yang diperoleh dari metode tersebut adalah suku tambahan yang berupa energi tambahan yang diperlukan agar partikel Brown yang teredam sebagian ( underdamped) dapat mencapai titik kesetimbangan dalam waktu yang sangat singkat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa energi tambahan bergantung dengan konstanta gesekan ( 14γ"> ) dan bergantung terhadap waktu .

Jurnal Inovasi dan Pembelajaran Fisika•May 17, 2023•3 citations
Sebagai piranti pengkonversi energi panas menjadi usaha, mesin panas harus memasuki era miniaturisasi lebih atas piranti yang deskripsi teoritiknya hanya dapat dilakukan dengan mekanika kuantum. Dengan demikian perlu dikonstruksi formulasi yang dapat mengendalikan sistem kuantum untuk menjalani proses termodinamis penyusun sistem mesin panas. Telah dilakukan rekonstruksi proses adiabatis dan isovolume sistem piston 1D dengan zat kerja 2 partikel kuantum yang simetri. Metode yang digunakan adalah model analogi dengan sistem termodinamika sebagai domain analogi dan sistem mekanika kuantum sebagai domain target. Pemodelan analogi meliputi analogi sistem dari piston menjadi kotak 1D dan analogi proses yang mengimplementasikan hukum pertama termodinamika untuk sistem kuantum. Hasil yang diperoleh adalah formulasi dan konfigurasi keadaan sistem, representasi energi selama proses isovolume dan adiabatik dan persamaan keadaan yang setara dengan persaman gas ideal. Dengan dihasilkannya mekanisme proses adiabatic dan isovolume sistem kuantum, akan dapat dibangun suatu proses siklus mesin Otto kuantum sistem 2 partikel simetri dan deskripsi efisiensinya.
Telah dilakukan kajian mesin Carnot, Otto, Diesel dan Brayton kuantum. Berbeda dengan mesin panas termodinamika klasik, mesin panas kuantum ini dikonstruksi oleh partikel kuantum, sebagai working substance, yang terkurung dalam kotak potensial 1D sehingga terbentuk energi diskrit dengan salah satu dinding potensial berperan layaknya piston yang dapat berekspansi dan berkompresi. Formulasi mesin panas kuantum sistem kotak 1D tidak memanfaatkan konsep temperatur. Konsep temperatur diperankan oleh nilai harap Hamiltonian sistem yang merupakan rata-rata ensambel energi system. Sedemikian hingga proses isotermal bagi ensambel kuantum dalam kontak dengan reservoir dianalogikan secara kuantum dengan mempertahankan nilai harap Hamiltonian konstan. Sementara proses adiabatik dideskripsikan dengan mempertahankan probabilitas kedudukan tiap tingkat energi sehingga konstan. Implementasi pendekatan analogi dilakukan untuk mengevaluasi mesin Carnot kuantum dengan berbagai variasi sistem kotak 1D, yakni sistem 3-keadaan, n-keadaan dan sistem 2 partikel. Model analogi perlu penyempurnaan dalam pendefinisian gaya dan pendeskripsian proses bagi sistem kuantum. Elaborasi mikroskopis terhadap hukum pertama termodinamika memandu pada definisi gaya dan deskripsi proses bagi sistem kuantum. Dengan demikian dilakukan penyempurnaan model analogi dengan mengintegrasikan formulasi mikroskopis hukum pertama termodinamika sehingga terwujud model analogi termodifikasi. Model analogi termodifikasi selanjutnya diimplementasikan untuk mengevaluasi mesin Otto, Diesel dan Brayton kuantum. Mesin panas kuantum sistem kotak 1D n-keadaan yang dihasilkan memiliki unjuk kerja sebagai berikut. Efisiensi mesin panas kuantum sama dengan hasil perhitungan klasik dengan nilai harap Hamiltonian menggantikan peran temperatur. Jumlah tingkat energi yang dilibatkan dalam sistem berpotensi menurunkan unjuk kerja mesin panas kuantum yang mengandung proses ekspansi berkontak dengan reservoir. makin besar jumlah keadaan-eigen penyusun sistem makin rendah efisiensi mesin panas kuantum. Penurunan efisiensi oleh meningkatnya keadaan-eigen yang terlibat dapat dihambat dengan melakukan kontrol ekspansi terhadap proses tersebut.
Telah dikaji beberapa mesin panas kuantum sebagai aplikasi nyata termodinamika kuantum. Mesin-mesin tersebut dibangun melalui proses-proses termodinamika kuantum berdasarkan tinjauan hukum pertama termodinamika secara kuantum. Dalam termodinamika kuantum, perubahan kalor sistem terkait dengan perubahan probabilitas partikel dan perubahan usaha sistem terkait dengan perubahan energi eigen partikel. Diperoleh perumusan usaha dan efisiensi mesin panas kuantum secara umum, selanjutnya diberikan beberapa model sistem kuantum sebagai ilustrasi dari mesin panas kuantum. Akhirnya diperoleh bahwa secara umum efisiensi mesin-mesin panas kuantum sama dengan efisiensi mesin klasiknya masing-masing.
Beberapa mesin panas kuantum sebagai aplikasi nyata termodinamika kuantum telah dimodelkan. Mesin-mesin ini dibangun dari partikel tunggal di dalam sumur potensial tak berhingga satu dimensi yang dianalogikan dari sistem klasik berupa gas monoatomik ideal di dalam silinder berpiston. Dengan temperatur gas dianalogikan menjadi energi rata-rata partikel, volume silinder dianalogikan menjadi lebar sumur dan tekanan piston dianalogikan sebagai gaya mekanik dinding sumur maka proses-proses termodinamika kuantum dapat dijelaskan. Proses-proses inilah yang menyusun siklus Carnot, Otto, Brayton dan Diesel secara kuantum yang kemudian dapat dihitung efisiensinya berdasarkan hukum pertama termodinamika. Akhirnya diperoleh bahwa secara umum efisiensi mesin-mesin panas kuantum lebih tinggi daripada efisiensi mesin klasiknya masing-masing.
ABSTRAK Model analogi termodifikasi untuk mengeksplorasi mesin panas kuantum partikel fermion tidak memiliki representasi kuantitas temperatur, mengingat kuantitas temperatur diperankan oleh nilai harap Hamiltonian. Sementara dalam kajian mesin panas, kuantitas temperatur merupakan kuantitas utama, dengan demikian adalah urgen untuk melakukan penelitian tentang kuantitas temperatur dan kuantitas termodinamis lain pada kajian mesin panas kuantum. Telah dilakukan penelitian untuk mereproduksi kuantitas termodinamis mesin Carnot kuantum sistem fermion tunggal tak-bermassa dengan pendekatan mekanika statistik melalui fungsi partisi yang bersesuai dengan sistem kajian. Pendekatan statistik yang digunakan memenuhi statistika Maxwell-Boltzman. Fungsi partisi yang dibangun dengan nilai-eigen energi fermion tunggal tak- bermassa dalam kotak 1D menjadi fungsi-partisi-unik sistem yang selanjutnya digunakan sebagai jembatan antara mekanika kuantum dengan termodinamika. Bersandar pada fungsi-partisi-unik sistem, dilakukan pengukuran kuantitas energi rerata, temperatur, entropi, energi bebas Helmholtz, dan gaya yang bekerja pada sistem. Selanjutnya dihasilkan juga persamaan keadaan dan efisiensi mesin Carnot kuantum sistem fermion tunggal tak bermassa dalam kotak satu dimensi. Normal 0 false false false IN X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:Table Normal; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:Calibri,sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:Times New Roman; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-ansi-language:IN;}
Mesin 3 tahap Lenoir berhasil dikomersilkan oleh Ѐtienne Lenoir. Sayangnya mesin ini memiliki efisiensi rendah, seperti halnya mesin klasik yang lain. Dengan demikian diperlukan eksplorasi implementasi sistem kuantum, mengingat implementasi kuantum berhasil meningkatkan efisiensi mesin non-Carnot. Penelitian ini mengimplementasikan prinsip mekanika kuantum dalam membangun mesin panas sedemikian hingga menghasilkan mesin panas kuantum. Sistem mesin panas yang dipilih pada penelitian ini adalah sistem 5 fermion yang terjebak dalam kotak 1D dengan salah satu batas dinding potensial dapat bergerak bebas seperti piston pada termodinamika klasik. Metode penelitian yang diaplikasikan adalah metode analitik teoritik dengan menerapkan model analogi termodifikasi. Model analogi adalah penerapan analogi kuantum terhadap sistem dan proses mesin panas klasik. Sistem 5 fermion dideskripsikan dengan persamaan Schrodinger. Fermion tidak diijinkan memiliki himpunan bilangan kuantum yang sama atau dua / lebih dan fermion tidak boleh mencapai satu keadaan yang sama, sehingga fungsi gelombangnya bersifat antisimetri. Sistem mesin Lenoir lima fermion memiliki dua keadaan terendah. Keadaan fermion sebagai solusi persamaan Schrodinger memberikan informasi nilai-eigen energi sistem dan probabilitasnya ditiap tingkat keadaan yang menentukan nilai harap Hamiltonian, analogi energi panas dan usaha. Selanjutnya perubahan kuantitas energi ini menjalani proses isokorik, ekspansi adiabatik, dan kompresi isobarik kuantum. Setelah menjalani satu siklus, sistem ini berhasil dikalkulasi dan nilai efisiensi yang dihasilkan masih rendah. Dengan demikian perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan mempertimbangkan komposisi probabilitas tiap keadaan.
Penelitian ini merupakan penelitian teoritik yang mengkaji literatur yang membahas dinamika kuantum secara adiabatik. Gerak Brown yang merupakan bagian dari dunia nano atau mikroskopis membutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Gerak Brown merupakan gerak acak partikel nano dalam fluida. Ketika pergerakannya sudah mencapai titik equilibrium kemudian diberi gangguan maka akan membutuhkan waktu yang sangat lama untuk kembali ke keadaan setimbang. Metode Shortcuts to Adiabaticity (STA) merupakan salah satu solusi untuk mempercepat dinamika kuantum adiabatik dengan menambahkan energi dalam sistem sehingga kuantum adiabatik dengan menambahkan energi dalam sistem sehingga mencapai titik equilibrium. Metode ini menggunakan persamaan Kramers yang diujikan pada gerak Brown teredam sebagian ( underdamped) . Hasil yang diperoleh dari metode tersebut adalah suku tambahan yang berupa energi tambahan yang diperlukan agar partikel Brown yang teredam sebagian ( underdamped) dapat mencapai titik kesetimbangan dalam waktu yang sangat singkat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa energi tambahan bergantung dengan konstanta gesekan ( 14γ"> ) dan bergantung terhadap waktu .