sebuah bola R = 3 cm yang bersifat seperti benda hitam menyerap daya 30 kilo kalori dari lingkungannya Berapa suhu bola itu

Kelas: XII

Mata Pelajaran: Fisika

Materi: Radiasi Benda Hitam

Kata Kunci: Hukum Wien

Jawaban pendek:

Sebuah bola R = 3 cm yang bersifat seperti benda hitam menyerap daya 30 kilo kalori dari lingkungannya.

Maka suhu bola itu adalah = 665,2 Kelvin

Jawaban panjang:

Suatu benda hitam akan menyerap panas dari sekelilingnya. Besar dari daya (energi per satuan waktu) pada benda hitam ini dinyatakan dalam persamaan Hukum Wien, atau pendekatan Wien, yang dicetuskan oleh ilmuwan Jerman, Wilhelm Wien pada tahun 1896.

Rumus persamaan Hukum Wien ini adalah:

P = e σ A T⁴

Dimana:

P = daya (besar energi per waktu, dengan satuan watt atau joule/s)

e = emsivitas benda, untuk benda hitam sempurna nilainya adalah 1

σ = konstanta Stefan-Boltzman sebesar 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴

A = luas permukaan benda (dalam satuan m²)

T = suhu mutlak benda (dalam satuan Kelvin)

Karena benda berbentuk bulat, dengan jari-jari (r) sebesar 3 cm (setara dengan 0,03 m) maka luas permukaan bola adalah:

A = 4 π r²

    = 4(3,14)(0,03)

    = 0,3768 m²

Benda menyerap 30 kilo kalori dari lingkungan, ini stara dengan 4184 joule. Jadi daya (P) dari benda hitam ini adalah 4184 joule per detik.

Sehingga suhu mutlak benda tersebut adalah:

P = e σ A T⁴

T = ⁴√(P/ e σ A)

   = ⁴√(4184)/((1)( 5,67 x 10⁻⁸)(0,3768))

   = ⁴√(4184)/(( 5,67 x 10⁻⁸)(0,3768))

   = ⁴√(1958,38 x 10⁸)

  = 665,2 Kelvin