Penemuan hebat dalam sains pada umumnya adalah hasil imajinasi. Dengan imajinasi, masalah besar terkadang dapat diselesaikan dengan langkah-langkah matematika sederhana.
Sebagai contoh, kita dapat belajar bagaimana imajinasi memainkan peran penting dalam memungkinkan van der Waals untuk mendapatkan persamaan untuk gas nyata hanya dengan menggunakan langkah-langkah matematika yang sangat sederhana. Berawal dari persamaan gas ideal P = nRT / V, van der Waals berpendapat bahwa walaupun molekul gas sangat kecil, karena jumlah molekul gas dalam sebuah wadah sangat besar (berdasarkan orde angka Avogadro), volume total dari semua molekul gas bisa menjadi signifikan. Volume total molekul gas, v, sebanding dengan jumlah mol gas, n, sehingga kita dapat menulis v = nv0 dengan v0 sebagai konstanta yang bergantung pada jenis gas. Dengan adanya volume molekul gas, volume ruang kosong dalam wadah menjadi V−nv0, di mana V adalah volume wadah. Mempertimbangkan kontribusi dari volume total molekul gas, van der Waals menggantikan V dalam persamaan gas ideal dengan volume ruang kosong untuk memperoleh P= RTnRT / (V−nv0).
Johannes Diderik van der WaalsLangkah selanjutnya yang dilakukan van der Waals adalah mempertimbangkan gaya tarik menarik antara molekul gas, faktor yang diabaikan ketika mengembangkan teori gas ideal. Bahkan untuk molekul gas netral, gaya antarmolekul masih ada, walaupun sangat kecil. Gaya ini menjadi lebih signifikan ketika konsentrasi gas sangat tinggi (jarak antar molekul sangat kecil). Gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas menyebabkan molekul-molekul gas yang menabrak dinding sedikit ditarik ke belakang, yang sedikit mengurangi gaya yang dihasilkan di dinding, menyiratkan pengurangan tekanan yang dihasilkan oleh gas.
Besarnya gaya tarik antara molekul gas netral sebanding dengan 1 / R6, di mana R adalah jarak rata-rata antara molekul gas. Gaya ini berasal dari fluktuasi momen dipol molekul. Volume yang ditempati oleh satu molekul gas adalah ∝R3. Total volume wadah gas menjadi V∝nR3. Oleh karena itu, penurunan tekanan gas karena gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas menjadi ∆P ∝ F ∝ 1 / R6 ∝ 1 / (V / n)2, atau ΔP = bn2 / V2, di mana b adalah konstanta. Dengan mengurangi tekanan gas ideal berdasarkan penurunan tekanan, kita memperoleh persamaan gas nyata,
}-\frac{bn^{2}}{V^{2}} "P = \frac{nRT}{(V-nv_{0})}-\frac{bn^{2}}{V^{2}}")
Ungkapan atau persamaan ini adalah persamaan van der Waals yang terkenal dan secara akurat menjelaskan perilaku gas nyata.
Contoh lain dari imajinasi adalah bagaimana Einstein mengusulkan persamaan untuk menjelaskan efek fotolistrik yang membingungkan fisikawan di awal abad ke-20.
Albert EinsteinEinstein tidak menggunakan proses matematika yang rumit. Dia membayangkan energi cahaya disimpan dalam sebuah paket (biasanya disebut quanta), seperti yang dihipotesiskan oleh Planck, untuk menjelaskan fenomena radiasi benda hitam lebih akurat, di mana setiap paket memiliki energi ε=hf, di mana h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi cahaya. Masalah efek fotolistrik dengan demikian sepenuhnya diselesaikan.
Menurut Einstein, bagian dari energi dalam paket digunakan untuk melepaskan elektron dari logam, dan energi yang tersisa muncul sebagai energi kinetik dari elektron yang meninggalkan logam. Dengan demikian, energi kinetik dari elektron yang dikeluarkan dari logam memenuhi K = hf − W, di mana W adalah energi pengikat elektron-elektron ke logam. Memang, teori radiasi benda hitam dan konsep energi paket dikembangkan oleh Planck menggunakan banyak formulasi matematika yang kompleks. Namun, melalui imajinasi canggih, Einstein menggunakan konsep Planck untuk menjelaskan fenomena fotolistrik menggunakan matematika yang sangat sederhana. Imajinasi menyebabkan seseorang menjadi fisikawan hebat. Dengan kekuatan imajinasi, tidak ada fenomena alam atau peristiwa yang akan dianggap sepele. Fenomena direnungkan dan penjelasan dicoba. Imajinasi juga diyakini telah berkontribusi pada penemuan teori gravitasi universal oleh Newton, dari sekadar mempertimbangkan jatuhnya apel.
Seorang fisikawan akan dengan cermat mengamati fenomena seperti itu dan kemudian mencoba memahami dasar hukum fisika yang mendasarinya. Dalam konteks ini, imajinasi sangat penting. Dengan imajinasi, fisikawan akan dapat memprediksi persamaan yang mendasari fenomena sehingga mereka dapat memutuskan di mana untuk memulai formulasi matematika dan hipotesis apa yang harus diajukan.
sumber pustaka
"semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasan kita semua. sampai jumpa di artikel-artikel berikutnya, jangan lupa share"