Menghitung Daya Radiasi Benda Menggunakan Hukum Stefan-Boltzmann | Fisika Kelas 12

Sebelumnya kamu sudah mengetahui kan, apa itu radiasi benda hitam? Benda hitam maupun benda lainnya yang memancarkan radiasi memiliki laju rata-rata energi atau biasa disebut daya radiasi. Daya radiasi dapat dihitung menggunakan rumus dari hukum Stefan-Boltzmann. Bagaimana cara menghitungnya? Simak penjelasan berikut kuy!

—

Tahun 1879 seorang fisikawan asal Austria yang bernama Josef Stefan melakukan eksperimen bahwa daya total persatuan luas yang dipancarkan oleh semua benda hitam panas pada semua frekuensi adalah sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya. Selang beberapa tahun kemudian, berdasarkan teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig Boltzmann menurunkan hukum yang diungkapkan oleh Stefan dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell. Sehingga persamaan tersebut dikenal sebagai Hukum Stefan-Boltzmann.

Stefan dan Boltzmann (Sumber: quora.com)

Hukum Stefan-Boltzmann ini menyatakan bahwa jumlah energi yang dipancarkan per waktu dari satuan luas permukaan benda hitam ideal akan sebanding dengan kekuatan keempat suhu absolut benda hitam tersebut.

Baca Juga: Pergeseran Wien pada Radiasi Benda Hitam

Selanjutnya dari bunyi Hukum Stefan-Boltzmann di atas dapat dirumuskan sebagai berikut:

Rumus tersebut digunakan untuk menghitung daya radiasi atau laju energi rata-rata pada benda hitam, jika benda panas yang bukan benda hitam maka akan memenuhi hukum yang sama tetapi nilai emisivitasnya lebih kecil dari satu. Benda hitam ideal akan menerima semua radiasi tanpa memantulkannya, dapat memanaskan dirinya sendiri dan melepaskan semua energi dengan bergantung pada suhunya.

Untuk lebih jelasnya kita coba kerjakan contoh soal berikut yuk, Squad

Contoh Soal:

1. Sebuah benda dengan luas permukaan 200 cm² bersuhu 727ºC. Emisivitas benda sebesar 0,6. Tentukan daya radiasi pada benda tersebut!

Diketahui:

σ = 5,67 x 10^-8 (W/m²K⁴)

A = 200 cm² = 200 x 10^-4 = 2 x 10^-2  m²

e = 0,6

T = 727ºC + 273 K = 1000 K

Ditanya: P?

Jawab:

P = e A T⁴

P = 0,6 x 5,67 x 10^-8 x 2 x 10^-2  x 1000⁴

P = 6,804 x 10² = 680,4 W

Jadi, besarnya daya radiasi atau laju energi rata-rata pada benda tersebut sebesar 680,4 Watt.

 Baca Juga: Postulat Relativitas Khusus Einstein

2. Daya radiasi yang dipancarkan suatu benda pada suhu 227ºC adalah 1000 J/s. jika suhu benda naik menjadi 727ºC. Tentukan daya radiasi benda yang dipancarkan sekarang!

Diketahui:

T₁ = 227ºC = 500 K

T₂ = 727ºC = 1000 K

P₁ = 1000 J/s = 1000 W

Ditanya: P₂?

Jawab:

Jadi, besar daya radiasi benda yang dipancarkan sekarang yaitu 16000 Watt.

Oke guys, sekarang kamu sudah tahu kan, bagaimana menghitung daya radiasi benda dengan menggunakan Hukum Stefan-Boltzmann? Mudah bukan? Jangan lupa terus berlatih dengan berbagai soal yang lain ya. Kalau kamu masih pengen belajar lebih dalam lagi tentang materi ini, kamu bisa langsung langganan ruangbelajar sekarang juga, lho! Banyak materi-materi yang dikemas dengan video pembelajaran menarik yang bikin kamu cepet paham.