Pengertian Radiasi Panas Dan Intensitas Radiasi

1. Radiasi Panas

Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akhir suhunya. Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi pada umumnya, kalian sanggup melihat sebuah benda, sebab benda itu memantulkan cahaya yang tiba padanya, bukan sebab benda itu memancarkan radiasi panas. Benda gres terlihat sebab meradiasikan panas jikalau suhunya melebihi 1.000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah ibarat kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu di atas 2.000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, ibarat pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relatif dari spektrum cahaya yang dipancarkannya berubah. Hal ini menyebabkan pergeseran warna-warna spektrum yang diamati, yang sanggup dipakai untuk memilih suhu suatu benda. 

Filamen lampu pijar meradiasikan panas pada suhu di atas 2.000 K.

(Sumber Gambar : id.aliexpress.com )

Secara umum bentuk jelas dari spektrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda panas bergantung pada komposisi benda itu. Walaupun demikian, hasil eksperimen mengatakan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spektra panas dengan aksara universal. Benda ini ialah benda hitam atau black body. 

Benda hitam didefinisikan sebagai sebuah benda yang menyerap semua radiasi yang tiba padanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam. Jadi, benda hitam mempunyai harga absorptansi dan emisivitas yang besarnya sama dengan satu. 

Seperti yang telah kalian ketahui, bahwa emisivitas (daya pancar) merupakan karakteristik suatu materi, yang mengatakan perbandingan daya yang dipancarkan per satuan luas oleh suatu permukaan terhadap daya yang dipancarkan benda hitam pada temperatur yang sama. Sementara itu, absorptansi (daya serap) merupakan perbandingan fluks pancaran atau fluks cahaya yang diserap oleh suatu benda terhadap fluks yang tiba pada benda itu. 

Benda hitam ideal digambarkan oleh suatu rongga hitam dengan lubang kecil. Sekali suatu cahaya memasuki rongga itu melalui lubang tersebut, berkas itu akan dipantulkan berkali-kali di dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi. Setiap kali dipantulkan, sinar akan diserap dinding-dinding berwarna hitam. Benda hitam akan menyerap cahaya sekitarnya jikalau suhunya lebih rendah daripada suhu sekitarnya dan akan memancarkan cahaya ke sekitarnya jikalau suhunya lebih tinggi daripada suhu sekitarnya. Benda hitam yang dipanasi hingga suhu yang cukup tinggi akan tampak membara.

2. Intensitas Radiasi 

Radiasi benda hitam ialah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Radiasi ini menjangkau seluruh kawasan panjang gelombang. Distribusi energi pada kawasan panjang gelombang ini mempunyai ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang tertentu. Letak nilai maksimum tergantung pada temperatur, yang akan bergeser ke arah panjang gelombang pendek seiring dengan meningkatnya temperatur. 

Pada tahun 1879 spesialis fisika dari Austria, Josef Stefan melaksanakan eksperimen untuk mengetahui aksara universal dari radiasi benda hitam. Ia menemukan bahwa daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas (intensitas total) ialah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Sehingga sanggup dirumuskan:

I_total = σ . T⁴

(1)

dengan I menyatakan intensitas radiasi pada permukaan benda hitam pada semua frekuensi, T ialah suhu mutlak benda, dan σ ialah tetapan Stefan-Boltzman, yang bernilai 5,67 × 10^-8 Wm^-2 K^-4  . 

Untuk kasus benda panas yang bukan benda hitam, akan memenuhi aturan yang sama, hanya diberi pelengkap koefisien emisivitas yang lebih kecil daripada 1 sehingga:

I_total = e . σ . T⁴

(2)

Intensitas merupakan daya per satuan luas, maka persamaan (2) sanggup ditulis sebagai:

(3)

dengan: 

P = daya radiasi (W) 

A = luas permukaan benda (m²) 

e = koefisien emisivitas 

T = suhu mutlak (K)

Beberapa tahun kemudian, menurut teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig Boltzmann (1844 – 1906) secara teoritis menurunkan aturan yang diungkapkan oleh Joseph Stefan (1853 - 1893) dari campuran termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell. Oleh sebab itu, persamaan (2) dikenal juga sebagai Hukum Stefan-Boltzmann, yang berbunyi: 

“Jumlah energi yang dipancarkan per satuan permukaan sebuah benda hitam dalam satuan waktu akan berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur termodinamikanya”.

Bagikan Artikel ini