Stefan-Boltzmann Law beskriver forholdet mellom temperaturen til en svartkropp og mengden energi den stråler. Det er mye brukt i fysikk og ingeniørfag for å estimere kraften radiert av gjenstander basert på temperaturen. Denne artikkelen forklarer hvordan man anvender loven for real-world temperatur og strømberegninger.

Forstå Stefan-Boltzmann-lova

Loven sier at den totale kraft som stråles per enhetsareal i et svart legeme, er proporsjonal med den fjerde kraften i temperaturen. Formlen er:

P = CAS × T4]]

hvor P] er den utstrålede kraften per enhetsareal, ]AS] er Stefan-Boltzmann-konstanten (ca. 5.67 × 10-8] W/m]]2]]]4), og T]] er temperaturen i Kelvin.

Bruke loven på real-world scenarios

For å beregne den totale effekt som stråles ut av et objekt, multipliseres effekten per enhetsareal ved hjelp av objektets overflateareal:

P totalt = CAS × T]4] × A]]

hvor A er overflateområdet i kvadratmeter. Denne beregningen antar at objektet oppfører seg som en perfekt svartkropp, som er en idealisering. Ekte objekter har en emisjonsfaktor (] ε) mindre enn 1, som justerer beregningen:

Preal = ε × CAS × T]4] × A]

Eksempelberegning

Anta at en metallplate med et areal på 2 m]2 er ved en temperatur på 600 K og har en emisjonalitet på 0,8. Den totale radierte kraften beregnes som:

  • Emissitivitet, ε = 0,8
  • Temperatur, T = 600 K
  • Område, A = 2 m]2]]

Bruke formelen:

Preal = 0,8 × 5.67 × 10]-8] × 600]]4] × 2

Beregning:

600]4] = 1.296 × 10]11]

Preal ⁇ 0,8 × 5.67 × 10]-8] × 1.296 × 1011] × 2 ⁇ 1177 W