Legea Stefan-Boltzmann descrie relaţia dintre temperatura unui corp negru şi cantitatea de energie pe care o radiază. Este folosită pe scară largă în fizică şi inginerie pentru a estima puterea radiată de obiecte pe baza temperaturii lor. Acest articol explică modul în care se aplică legea pentru calculul temperaturii şi puterii în lumea reală.

Înțelegerea legii Stefan-Boltzmann

Legea prevede că puterea totală radiată pe unitate de suprafață a unui corp negru este proporțională cu a patra putere a temperaturii sale. Formula este:

P = σ × T4

unde P[ este puterea radiată pe suprafață unitară, [σ[] este constanta Stefan-Boltzmann (aproximativ 5,67 × 10-8 W/m[]2 ·K4]] și T este temperatura din Kelvin.

Aplicarea legii la scenariile reale

Pentru a calcula puterea totală radiată de un obiect, multiplicați puterea pe unitate de suprafață cu suprafața obiectului:

Ptotal = σ × T4 × A

unde A[ este suprafața în metri pătrați.Acest calcul presupune că obiectul se comportă ca un corp negru perfect, care este o idealizare.Obiectivele reale au un factor de emisivitate (ε) mai puțin de 1, care ajustează calculul:

Preal[ = ε × σ × T4] × A

Calculul de exemplu

Se presupune că o placă metalică cu o suprafață de 2 m[2 este la o temperatură de 600 K și are o emisivitate de 0,8. Puterea radiată totală este calculată astfel:

  • Emisivitate, ε = 0,8
  • Temperatura T = 600 K
  • Zona A = 2 m2

Aplicarea formulei:

P[real[ = 0,8 × 5,67 × 10-8 × 6004 × 2

Calculez:

600[4 = 1,296 × 1011

P[real[