Fenomena Radiasi Benda Hitam

Fenomena Radiasi Benda Hitam – Sejenak kita bahas kembali topik kelas X yang pernah kalian pelajari, yaitu tentang perpindahan kalor. Perpindahan kalor dibagi menjadi tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi terjadi melalui medium penghantar seperti logam atau air, sedangkan perpindahan kalor secara radiasi tidak membutuhkan medium penghantar contohnya radiasi sinar matahari yang sampai ke bumi melalui gelombang elektromagnetik.

Fenomena Radiasi Benda Hitam

Fenomena Radiasi Benda Hitam

Mengacu pada teori tersebut, kalian akan belajar lebih lengkap mengenai radiasi benda hitam. Pada prinsipnya radiasi benda hitam sama dengan radiasi matahari, lalu bagaimana teorinya? Simak ulasan berikut ini.

 Ulasan Topik  

        Pernahkan kalian menjemur pakaian berwarna hitam dan putih secara bersamaan di siang hari? Pakaian manakah yang lebih cepat kering? tentunya pakaian yang berwarna hitam. Mengapa demikian? Karena warna hitam lebih banyak menyerap cahaya matahari yang jatuh mengenainya. Nah, keadaan ini merupakan salah satu fenomena radiasi benda hitam.

Radiasi Panas

Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda karena pengaruh suhu. Pada prinsipnya, setiap benda akan selalu memancarkan radiasi panas ke sekelilingnya. Akan tetapi, radiasi panas tersebut tidak dapat terlihat oleh mata manusia. Radiasi panas tersebut akan terlihat jika suhu bendanya sangat tinggi contohnya pada suhu 1000 K.

Pada suhu 1000 K, benda akan terlihat berpijar merah seperti kumparan pemanas sebuah kompor listrik, suhu di atas 2000 K benda berpijar kuning atau putih seperti filamen lampu pijar. Dengan demikian, suhu benda berpengaruh pada spektrum warna yang dipancarkannya.

Intensitas Radiasi

Gustav Kirchoff (1859) mengemukakan teorema termodinamika sebagai berikut ini “ Jika suatu benda berada dalam kesetimbangan termal, maka daya radiasi yang dipancarkan akan sebanding dengan daya radiasi yang diserapnya”. Besarnya daya radiasi per satuan luas disebut intensitas radiasi, yang sesuai dengan pernyataan hukum Stefan Boltzman “daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya”. Berdasarkan hukum Stefan Boltzman tersebut maka dapat dirumuskan sebagai berikut.

Daya adalah energi kalor yang dipancarkan tiap satuan waktu P = Qt, sehingga besarnya daya radiasi atau energi radiasi kalor tiap satuan waktu adalah sebagai berikut.

Keterangan:
I = Intensitas radiasi (W/m2);
Q = Energi kalor yang diradiasikan (J);
e = Koefisien emisivitas benda;
σ = Tetapan Stefan Boltzman (5,67 x 10-8 W.m-2.K-4);
P = daya radiasi (W atau J/s);
t = waktu pemancaran (s);
A = Luas permukaan benda (m2); dan
T = Suhu mutlak benda (K).

        Emisivitas benda adalah kemampuan benda untuk memancarkan energi (gelombang elektromagnetik). Harga koefisien emisivitas benda hitam sempurna adalah 1 karena benda hitam sempurna adalah pemancar dan penyerap kalor paling baik, sedangkan untuk benda putih sempurna emisivitasnya adalah 0 karena benda putih sempurna merupakan pemancar dan penyerap kalor paling buruk.

Fenomena di awal menunjukkan bahwa, warna hitam memiliki emisivitas yang lebih besar dibandingkan warna putih, sehingga daya radiasi yang diserap oleh warna hitam akan bernilai lebih besar. Berdasarkan teori tersebut, jika kita menjemur pakaian berwarna hitam, maka akan lebih cepat kering dibandingkan baju berwarna putih.

Untuk meningkatkan pemahaman kalian marilah kita pelajari contoh soal berikut ini.

Contoh Soal

Sebuah benda luas permukaannya 40 cm2 berada pada suhu 27o C. Hitung intensitas radiasi dan daya radiasi kalor yang dipancarkannya bila benda itu hitam sempurna!
Penyelesaian
Diketahui:
A = 40 cm2 = 4 x 10-3 m2
T = 27o C = 27 + 273 = 300 K
Benda hitam sempurna σ = 1
Ditanyakan: I dan P ?
Jawab:
Menghitung Intensitas (I)

Menghitung Daya Radiasi
I=PA sehingga P = IA
P = 4,59 x 102 x 4 x 10-3 = 1,84 W
Jadi, daya yang dipancarkan benda tersebut adalah 1,84 W.

Fenomena Radiasi Benda Hitam | lookadmin | 4.5