Langsung ke konten utama

Hukum Stefan –Boltzmann

Pada waktu tangan Anda dekat dengan api kompor gas, tangan akan merasakan panas. Panas (energi) dari api sampai ke tangan Anda merambat secara radiasi.


Josef Stefan (1835-1873) seorang ahli fisika Austria, menemukan bahwa laju energi radiasi dari benda sebanding dengan luas permukaan benda dan pangkat empat dari suhu mutlaknya.
Melalui pengukuran langsung juga diketahui bahwa radiasi dipengaruhi oleh sifat warna benda. Besaran ini dinamakan koefisien emisivitas, disimbulkan e. Benda hitam sempurna memiliki e = 1, benda putih sempurna e = 0 dan benda-benda lain memiliki rentang  0 - 1. Penemuan Stefan diperkuat oleh Boltzmann, kemudian dikenal sebagai hukum Stefan-Boltzmann. Dan konstanta pembanding universal σ dinamakan konstanta Stefan-Boltzmann. Persamaannya dapat dituliskan seperti di bawah.
          E
P = ------ =  σ. e. A.T4
            Δt

I = P/A
dengan  : I  =  intensitas radiasi ( watt/m2)
                P  =  daya radiasi (watt)
                E  =  energi radiasi (joule)
                T  =  suhu mutlak benda (K)
                A  =  luas penampang (m2)
                 t  =  waktu radiasi (s)
                 σ = konstanta Stefan-Boltzmann (5,67.10-8   Wm-2 K-4)

Benda hitam memiliki nilai e = 1. Berdasarkan definisi benda hitam sempurna ini, kita dapat membuat suatu model benda hitam yang menyerap hampir seluruh radiasi yang mengenainya. Coba Anda perhatikan gambar berikut.

Bagaimana pemantulan yang terjadi pada cahaya ketika dimasukkan ke dalam sebuah kaleng yang pada salah satu sisinya terdapat sebuah lubang kecil. Kaleng kosong yang dilubangi  dapat dikatakan sebagai sebuah benda hitam.  Mengapa lubang kecil pada kaleng tersebut terlihat gelap walaupun pada siang hari? Perlu Anda ketahui lubang yang terlihat gelap  pada siang hari disebabkan cahaya yang masuk melalui lubang tersebut dipantulkan berulang kali di sekitar pantulan, banyaknya kalor (energi) yang diserap adalah 20% maka setelah sepuluh kali pemantulan kalor yang dibawa oleh cahaya yang keluar dari lubang tinggal bisa sekitar 10% energi mula-mula. Inilah yang menyebabkan lubang kelihatan hitam, walaupun dinding bagian dalam kaleng mengkilap.

CONTOH 1
Suatu benda hitam memiliki suhu 27O C dan mengalami radiasi dengan intensitas 4.10 2 watt/m2. Luas penam-pang benda itu 5.10-4 m2 Tentukan :
a. daya radiasinya,
b.  energi radiasi selama 5 sekon,
c.  intensitas radiasinya jika benda tersebut dipanasi hingga suhunya mencapai 327O C !
Penyelesaian
A = 5.10-4 m2
T1 = 27O C + 273 = 300 K
I1 = 4.10 2 watt/m2
T2 = 327O C + 273 = 600 K
a.  daya radiasi memenuhi :
P = I.A = e σ T4 .A
   = 4.102 . 5.10-4
 = 0,2 watt
b.  energi  radiasi selama t  = 5 s adalah :
W = P. t
    =  0,2 . 5 = 1,0 joule
c.   Intensitas radiasi sebanding dengan suhu mutlak pangkat empat maka dapat diperoleh :

LATIHAN SOAL
Sebuah benda hitam sempurna mempunyai luas permukaan 2000 cm2 dan suhu 127O C. Tentukan :
a.   intensitas radiasinya,
b.   daya radiasinya,
c.   energi yang diradiasikan dalam sepuluh detik,
d.  daya radiasi benda jika suhunya diturunkan menjadi -73O C !

LINK FISIKA
|| HOME||RADIASI BENDA HITAM || HUKUM STEFAN –BOLTZMANN || HUKUM PERGESERAN WIEN || TEORI RAYLEIGHT-JEANS  || TEORI KUANTUM PLANCK || EFEK FOTOLISTRIK || EFEK COMPTON || SIFAT GELOMBANG DAN PARTIKEL||

Label:

Postingan populer dari blog ini

Gaya Magnetik di Antara Dua Kawat Sejajar Berarus

Di sekitar kawat berarus timbul induksi magnet. Apa yang akan terjadi jika kawat berarus lain didekatkan  kawat pertama? Keadaan ini berarti ada dua kawat   sejajar. Kawat kedua berada dalam induksi magnet kawat pertama, sehingga akan terjadi gaya Lorentz. Begitu juga pada kawat kedua akan menimbulkan gaya Lorentz pada kawat pertama. Gaya itu sama besar dan memenuhi persamaan berikut.       CONTOH 5.5 Diketahui dua buah kawat sejajar dialiri arus I 1 = 10 A dan I 2 = 20 A dengan arah berlawanan dan berjarak 10 cm. Tentukan gaya Lorentz yang dirasakan oleh kawat I 2 sepanjang 20 cm karena pengaruh I 1 ! Penyelesaian I1 =  10 A I2 =  20 A a  =  10 cm l = 20 cm = 0,2 m Gaya Lorentz I 2 oleh I 1 adalah : F = 4.10 -4 . 0,2 = 0,8 .10 -4 N LATIHAN 5.5 Dua kawat sejajar lurus panjang berjarak 20 cm satu sama lain. Kedua kawat dialiri arus masing-masing I 1 = 10A dan I 2 = 20 A dengan arah berlawanan. Tentukan arah dan besar gaya Lorentz yang di
Baca selengkapnya

Transformasi Lorentz (relativitas Kecepatan)

Pada transformasi Galileo telah dikemukakan bahwa selang waktu pengamatan terhadap suatu peristiwa yang diamati oleh pengamat yang diam dengan pengamat yang relatif bergerak terhadap peristiwa adalah sama ( t = t’ ) . Hal inilah yang menurut Einstein tidak benar, selang waktu pengamatan antara pengamat yang diam dan pengamat yang bergerak relatif adalah tidak sama ( t ≠ t’ ) . Transformasi Lorentz pertama kali dikemukaan oleh Hendrik A. Lorentz, seorang fisikawan dari Belanda   pada tahun 1895. Karena waktu pengamatan oleh pengamat yang diam pada kerangka acuan S dan pengamat yang bergerak pada kerangka acuan S’ hubungan transformasi pada Galileo haruslah mengandung suatu tetapan pengali   yang disebut tetapan transformasi.   Sehingga persamaan yang menyatakan hubungan antara koordinat pada kerangka acuan S dan S’ dituliskan sebagai berikut : Transformasi Lorentz          x’ =   ϒ (x – v.t), y’ = y, z’ = z    dan    t’ ≠ t                   .... (9.6) Kebali
Baca selengkapnya

Listrik Dinamis

LINK FISIKA || HOME || ARUS LISTRIK || BEDA POTENSIAL || HUKUM OHM || HAMBATAN LISTRIK || HUKUM KIRCHOFF || RANGKAIAN HAMBATAN || DAYA LISTRIK || PENGHEMATAN ENERGI ||  
Baca selengkapnya