Jean Baptiste Perrin adalah seorang fisikawan asal Perancis yang lahir di kota Lille pada 30 September 1870. Beliau menempuh pendidikan tingginya di Ecole Normal Superieure yang terletak di kota Lille. Perrin mulai menjadi assisten di sekolah tersebut selama tahun 1894-1897 hingga akhirnya beliau menerima gelar doctor es sciences pada tahun 1897 dengan tesisnya mengenai sinar katoda dan sinar X.
Pada tahun yang sama pula Perrin ditunjuk sebagai guru besar di Universitas Sorbonne di Paris. Beliau menjadi professor di universitas tersebut sampai Jerman menyerbu Perancis pada tahun 1940 karena Perang Dunia II.
Kisah mengenai Perrin berawal dari seorang ahli botani bernama Robert Brown (1773-1858) yang menguraikan mengenai gerakan acak dari parikel partikel kecil yang tersuspensi di dalam air pada tahun 1827. Kemudian pada akhir abad ke 19 ketika teori kinetic gas telah ditemukan para ilmuwan semakin meyakini bahwa gerak yang selanjutnya disebut ‘Gerak Brown’ ini diakibatkan oleh tubrukan antara partikel-partikel sangat kecil yang terdapat dalam suspensi air dengan molekul air yang lebih besar.
Kemudian pada tahun 1904 seseorang bernama Poincare merumuskan hal tersebut ke dalam sebuah kalimat yang isinya: “Sekarang kita sudah melihat dengan mata kepala kita sendiri bahwa gerakan dapat berubah menjadi panas ketika terjadi gesekan, dan sekarang terjadi kebalikannya, panas yang berubah menjadi gerakan”. Sebelumnya kita juga telah mengetahui hipotesis yang diajukan Avogrado pada tahun 1811 yakni untuk tekanan, volume, dan suhu yang sama pada gas yang berbeda akan mempunyai jumlah molekul yang sama. Jumlah molekul dalam satu mol gas tertentu disebut bilangan Avogrado (Avogrado’s constant) Na . Salah satu cara untuk membuktikan bahwa hal tersebut benar dan molekul benar-benar ada adalah dengan menghitung nila Na tetapi dengan eksperimen yang memiliki metode yang berbeda.
Dalam teori kinetic gas jika kita asumsikan bahwa sejumlah Na molekul gas dalam volume V berada dalam gerak yang tidak beraturan dan bertabrakan antara satu dengan yang lainnya dan dengan dinding, maka tumbukan dengan dinding akan menghasilkan sebuah tekanan p dan akan mempunyai energy kinetic rata-rata (Ekin) yang sebanding dengan temperature (T). Untuk gas yang mengandung molekul dengan hanya satu atom seperti helium besar Energi kinetic rata-ratanya akan sama dengan Ekin= 3/2 kT dan berlaku pV = Na kT.
Dengan kedua persamaan tersebut maka akan didapat kesebandingan antara konstanta Boltzmann (k), konstanta gas (R), dan bilangan Avogrado (Na), yakni Na k = R. Jumlah molekul dengan besar energy E dapat dihitung dengan persamaan e –E/kt, dengan begitu berarti jumlah molekul akan menurun drastis seiring pertambahan energy.
Seperti yang sudah diketahui perilaku molekul gas dapat membantu kita untuk mengetahui lebih lanjut tentang gerak dari partikel partikel yang sangat kecil, tetapi bagaimana kita mengetahui hal yang sama untuk partikel yang lebih besar (makroskopik) seperti partikel di dalam cairan? Untuk hal tersebut kita bisa menggunakan hukum Van’t Hoff yang didasari oleh percobaan osmosis seorang ilmuwan bernama Pfeffer. Hukum tersebut berlaku untuk larutan cair seperti larutan gula (gula sebagai bahan terlarut dan air sebagai larutan). Keadaan molekul dalam larutan cair tersebut akan sama seperti keadaan partikel dalam gas ideal, karena pada faktanya larutan cair dan gas ideal memiliki distribusi dan rata-rata energy yang sama.
Tetapi kemudian setelah dilakukan diskusi oleh beberapa ilmuwan didapati bahwa kecepatan Brownian particle ini tidak dapat diamati oleh mikroskop. Partikel Brownian mengalami tumbukan dengan molekul lainnya dalam intensitas yang sangat sering dan seharusnya kecepatan antara satu tumbukan dengan tumbukan berikutnya dapat diketahui. Kecepatan tersebut akan lebih besar dari kecepatan yang diamati karena ada efek dari banyak tumbukan yang terjadi pada molekul-molekul dari arah yang berbeda.
Pada awal 1906 Einstein kembali membuat formula untuk kerapatan partikel Brownian sebagai fungsi dari ketinggian yang diformulasikan sebagai berikut:
Melalui persamaan itu seorang ahli fisika Polandian bernama Smoluchowski menerbitkan sebuah papper tentang gerak Brown tetapi dalam karyanya Smoluchovski baru merencanakan eksperimen dan kemudian eksperimen tersebut dilakukan oleh Perrin. Akhirnya setelah menyempurnakan eksperimen yang direncanakan Smoluchovski, Perrin berkesimpulan bahwa kerapatan dari Brownian Particle dapat berubah seiring perubahan ketinggian.
Melalui eksperimennya juga Perrin berhasil merekam Gerak Brown dari partikel dalam percobaannya. Dan akhirnya Perrin dapat membuktikan nilai Bilangan Avogrado dengan metode yang lain. Perrin pun dianugerahi hadiah nobel pada tahun 1926 atas penelitiannya tersebut.
Sumber :
Brand, Siegmund. 2009. The Harvest of a Century. New York: Oxford University Press
http://www.nobelprize.org/jeanbaptisteperrin.html
0 komentar:
Posting Komentar