Radiasi Benda Hitam: Intensitas, Teori, Radiasi, Energi, Perpindahan, Hukum

Pahami radiasi benda hitam
Buka baca cepat

Radiasi benda hitam adalah suatu benda di mana semua radiasi termal yang terjadi dihirup. Sebuah lubang kecil di dinding dengan lubang dapat diibaratkan sebagai benda hitam lengkap.
Intensitas radiasi benda hitam

Frekuensi elektromagnetik pada dinding lubang memiliki panjang frekuensi yang berbeda. Kondisi ini disebabkan oleh partikel yang memancarkan frekuensi tersebut dan bergerak dengan percepatan yang berbeda. Intensitas total yang dipancarkan oleh benda hitam dapat dihitung dengan menghitung luas di bawah Iλ sebagai fungsi dari λ. Besarnya intensitas total diperoleh dari rumus Stefan-Boltzman dengan mengambil e = 1 (untuk benda hitam), yaitu sebagai berikut:

I = σT4

Setiap kurva memiliki nilai maksimum yang terjadi pada frekuensi panjang yang disebut λmax.

Table of Contents

Teori Planck tentang radiasi benda hitam

Menguraikan rumus yang melengkapi semua data eksperimen pada skala benda hitam. Planck membuat dua perkiraan tentang sifat getaran partikel di dinding rongga tubuh hitam. Getaran partikel yang memancarkan radiasi hanya dapat memiliki satuan energi diskrit dengan nilai En, yang diberikan antara lain:
Baca lebih lanjut: Surat penjualan

En = nhf

Informasi:

N = 1,2,3 … (jumlah kuanta)

h = konstanta Planck (6.626,10-34 Js)

f = frekuensi foton (Hz)

Energi dari setiap emisi diberikan:

Informasi:

c = kecepatan cahaya (3,108 m / s)

λ = panjang gelombang (m)
Radiasi termal

Ketika suatu benda menerima energi radiasi, benda tersebut melepaskan energi yang diterima ke lingkungannya. Objek yang dengan mudah menerima banyak energi radiasi juga dengan mudah memancarkan banyak energi radiasi. Stefan-Boltzman menemukan bahwa jumlah energi yang dipancarkan oleh satu satuan permukaan per satuan waktu sebanding dengan pangkat 4 suhu penuh.

Informasi:
P = daya (watt)
A = permukaan (m2)
W = satuan waktu dari satuan energi (watt / m2)
e = emisivitas
T = suhu absolut (K)
σ = Konstanta Stefan-Boltzman (5,67,10-8 watt m2 K4)
Energi yang terpancar dari benda hitam

Seperti yang sudah dijelaskan di atas, benda hitam merupakan benda yang mampu menyerap radiasi dengan baik. Namun, benda hitam juga merupakan pemancar radiasi yang buruk. Ini menjelaskan bahwa meskipun materi putih tidak dapat menyerap radiasi dengan baik, ia dapat memancarkan radiasi dengan baik. Benda hitam dianggap baik jika mampu menyerap radiasi sepenuhnya. Kemampuan suatu benda untuk menyerap radiasi dikenal sebagai emisivitasnya (Ɛ). Benda hitam memiliki emisivitas (Ɛ) = 1, sedangkan benda berkilau memiliki emisivitas (Ɛ) = 0. Sifat material dan suhu mempengaruhi besarnya intensitas radiasi yang dipancarkan dengan rumus matematika sebagai berikut:

R = Ɛ. σ. T4

Dimana

R = intensitas radiasi

Ɛ = emisivitas material

σ = Konstanta Stefan-Boltman, nilainya adalah 5,67 x 10 & min; ? W / m2.K4

T = suhu absolut benda (K)

Perpindahan panas melalui radiasi

Laju perpindahan panas radiasi berbanding lurus dengan luas benda dan keluaran suhu absolutnya. Artinya, benda dengan luas permukaan yang besar memiliki laju perpindahan kalor yang besar begitu pula sebaliknya. Begitu juga dengan suhunya. Benda bersuhu tinggi mentransfer panas lebih cepat daripada benda bersuhu rendah. Pernyataan di atas dibuat oleh Josef Stefan pada tahun 1879. Setelah 5 tahun, Ludwig Boltzmann menulis matematika. Persamaan matematikanya adalah sebagai berikut:
Baca lebih lanjut: Siklus air

Q / t = e σ A T4

Dimana

Q = panas atau energi yang bergerak

t = waktu

Q / t = laju perpindahan panas melalui radiasi = laju radiasi energi

σ = Konstanta Stefan-Boltman, nilainya adalah 5,67 x 10 & min; ? W / m2.K4

A = permukaan (m2)

T = suhu absolut benda (K)

e = emisivitas (bilangan tak berdimensi dengan nilai antara 0 dan 1)
Hukum Stefan-Boltzmann

Perkembangan lain untuk memahami karakter universal radiasi benda hitam datang dari fisikawan Austria Josef Stefan (1835-1893) pada tahun 1879. Secara eksperimental ia menemukan bahwa gaya total satuan luas pada semua frekuensi dipancarkan oleh benda hitam panas total I ( intensitas radiasi total) sebanding dengan pangkat empat suhu absolut. Berdasarkan hukum Stefan-Boltzmann, intensitas radiasi dinyatakan dengan persamaan berikut:

Informasi:

I: intensitas radiasi (watt / m2)

T: suhu absolut benda (K)

s: Konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67. 10-8 watt / m2. K4

e: Koefisien emisi (0 e 1) untuk benda hitam e = 1
Aplikasi radiasi benda hitam

Setelah membahas tentang konsep radiasi benda hitam, kali ini kita akan membahas penerapannya. Dengan