Semua objek pada suhu melebihi sifar mutlak memancarkan sinaran elektromagnet. Bagi jasad hitam ideal, jumlah kuasa sinaran bertambah dengan sangat cepat apabila suhu mutlak meningkat.
Kuasa sinaran berkadar dengan T kuasa empat
Hukum ini ditulis P = σAT⁴ untuk jasad hitam. P ialah kuasa, A luas permukaan, T suhu dalam kelvin dan σ pemalar Stefan-Boltzmann. Jika T menjadi dua kali ganda pada luas sama, P menjadi 16 kali ganda.
Permukaan nyata menggunakan emisiviti
Untuk permukaan nyata, bentuk ringkas P = eσAT⁴ digunakan. Emisiviti e membandingkan keupayaan permukaan memancar dengan jasad hitam pada suhu yang sama.
Persekitaran juga memancarkan sinaran
Bagi persekitaran seragam, pertukaran sinaran bersih sering dimodelkan sebagai eσA(Tobjek⁴ − T_persekitaran⁴). Model ini hanya menangkap pemindahan melalui sinaran.
Contoh pengiraan
Pemalar Stefan-Boltzmann σ bernilai kira-kira 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴. Bagi jasad hitam seluas 1 m² pada 300 K, P = σAT⁴ = (5.67 × 10⁻⁸)(1)(300)⁴ ≈ 459 W. Pada 600 K, iaitu suhu dua kali ganda, P ≈ 7 350 W, iaitu 16 kali lebih besar.
Sejarah ringkas
Josef Stefan menemui hubungan ini secara empirik pada 1879, dan Ludwig Boltzmann memperoleh hubungan yang sama secara teori daripada termodinamik pada 1884.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Jika suhu mutlak jasad hitam digandakan pada luas sama, kuasa ideal berubah bagaimana?