Hukum Stefan–Boltzmann

Revisi sejak 16 Desember 2024 02.10 oleh NikolasKHF (bicara | kontrib) (Dibuat dengan menerjemahkan halaman "Stefan–Boltzmann law")
(beda) ← Revisi sebelumnya | Revisi terkini (beda) | Revisi selanjutnya → (beda)

Hukum Stefan–Boltzmann, juga dikenal sebagai hukum Stefan, adalah hukum yang mendeskripsikan intensitas dari radiasi termal yang dikeluarkan oleh suatu benda dalam bentuk suhu dari benda tersebut. Hukum ini dinamakan sesuai dengan Josef Stefan, yang menurunkan hubungan secara empiris, dan Ludwig Boltzmann, yang menurunkan hukumnya secara teori.

Total energi yang dipancarkan, , dari benda hitam dalam fungsi terhadap suhunya, . Kurva yang berwarna hitam memperlihatkan hukum Stefan–Boltzmann law, . Sementara itu, kurva biru yang di bawah memperlihatkan total energi berdasarkan pendekatan Wien,

Untuk penyerap atau pemancar yang dikenal sebagai benda hitam, hukum Stefan–Boltzmann mengatakan bahwa total energi yang dipancarkan per satuan luas permukaan per satuan waktu (juga dikenal sebagai radiant exitance) memiliki proporsional dengan pangkat empat dari suhu benda hitam tersebut, :

Konstanta proporsional, , disebut sebagai konstanta Stefan–Boltzmann. Konstanta ini memiliki nilai:


σ = 5,670374419...×10−8 W⋅m−2⋅K−4.[1]

Secara umum, hukum Stefan–Boltzmann untuk radiasi yang keluar adalah:

dengan adalah emisivitas dari permukaan yang mengeluarkan radiasi. Nilai emisivitas ini biasanya bernilai antara nol dan satu, dengan nilai satu pada emisivitas dimiliki oleh benda hitam.

Konstanta Stefan–Boltzmann

Konstanta Stefan–Boltzmann,  , diturunkan dari konstanta fisika lainnya:

 dengan   adalah konstanta Boltzmann,   adalah konstanta Planck, dan   adalah kecepatan cahaya di ruang hampa.[2][3]:338

Sejak redefinisi satuan pokok SI 2019, yang menetapkan nilai tepat untuk  ,  , dan  , maka konstanta Stefan–Boltzmann bernilai:

 

Maka,

σ = 5,670374419...×10−8 W⋅m−2⋅K−4.

Sebelum ini, nilai dari   dihitung dari pengukuran nilai tetapan gas.[4]

Nilai dari konstanta Stefan–Boltzmann berbeda pada sistem satuan yang lain, seperti yang diperlihatkan di bawah.

Konstanta Stefan–Boltzmann, σ [5]
Context Value Units
SI 5,670374419 W⋅m−2⋅K−4
CGS 5,670374419 erg⋅cm−2⋅s−1⋅K−4
US customary units 1,713441 BTU⋅hr−1⋅ft−2⋅°R−4
Thermochemistry 1,170937 calcm−2day−1K−4

Referensi

  1. ^ "2022 CODATA Value: Stefan–Boltzmann constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. Mei 2024. Diakses tanggal 2024-05-18. 
  2. ^ "Thermodynamic derivation of the Stefan–Boltzmann Law". TECS. 21 February 2020. Diakses tanggal 20 June 2023. 
  3. ^ Reif, F. (1965). Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. Waveland Press. ISBN 978-1-57766-612-7. 
  4. ^ Moldover, M. R.; Trusler, J. P. M.; Edwards, T. J.; Mehl, J. B.; Davis, R. S. (1988-01-25). "Measurement of the Universal Gas Constant R Using a Spherical Acoustic Resonator". Physical Review Letters. 60 (4): 249–252. Bibcode:1988PhRvL..60..249M. doi:10.1103/PhysRevLett.60.249. PMID 10038493. 
  5. ^ Çengel, Yunus A. (2007). Heat and Mass Transfer: a Practical Approach (edisi ke-3rd). McGraw Hill.