Laju Energi Kalor Radiasi Pada Suatu Permukaan Intensitas radiasi

temperatur ini disebut radiasi termal. Radiasi termal suatu permukaan bahan adalah radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan. Radiasi termal selalu ada pada temperatur berapa saja. Tetapi, tidak semua radiasi termal dapat diamati oleh kita. Selain dapat memancarkan radiasi, suatu permukaan bahan juga dapat menyerap radiasi. Kemampuan suatu bahan dalam menyerap dan memancarkan radiasi tidak sama. Ketika kita hendak berjalan-jalan di luar rumah pada cuaca sangat cerah, mana yang akan kita pilih pakaian hitam atau putih? Kita merasa lebih nyaman menggunakan pakaian berwarna putih. Mengapa? Karena warna putih lebih sedikit menyerap radiasi. Jika kita menggunakan pakaian berwarna hitam, pakaian itu menyerap radiasi lebih banyak sehingga kita akan merasa lebih gerah kepanasan. Benda yang mudah menyerap radiasi, mudah pula memancarkan radiasi. Benda yang sukar menyerap radiasi juga akan sukar memancarkan radiasi. Benda yang dapat menyerap seluruh radiasi yang dikeluarkannya disebut sebagai benda hitam. Adakah benda yang berkelakuan sebagai benda hitam? Jawabnya adalah tidak ada. Benda hitam dimodelkan sebagai suatu rongga dengan celah bukaan yang sangat kecil. Jika ada radiasi yang masuk ke dalam rongga melalui lubang, radiasi tersebut akan dipantulkan berulang-ulang oleh dinding dalam rongga hingga terserap habis energinya. Tidak ada radiasi yang terpantul memancar keluar lubang karena lubang sangat kecil. Jadi, rongga berlubang kecil ini berkelakuan sebagai benda hitam karena dapat menyerap seluruh radiasi yang diterimanya. Demikian pula jika rongga ini memancarkan radiasi, tidak ada radiasi yang kembali ke rongga. Dengan demikian, rongga juga akan memancarkan seluruh energi yang dikeluarkannya.

2. Laju Energi Kalor Radiasi Pada Suatu Permukaan Intensitas radiasi

Berapa besarkah laju energi kalor radiasi yang dipancarkan oleh permukaan suatu benda? Menurut hukum Stefan-Boltzmann, energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu Qt sebanding dengan 2 Gambar 1 Model benda hitam luas permukaan A dan sebanding dengan pangkat empat temperatur mutlak permukaan itu T 4 . Secara matematis ditulis 4 Q A T t   12.1 Tetapan 8 2 4 5,67 10 x W m K      dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmann. Untuk benda-benda yang sesungguhnya, laju energi kalor yang dipancarkan oleh permukaan intensitas selalu lebih kecil daripada laju kalor radiasi benda hitam, sehingga persamaan di atas perlu sedikit modifikasi agar dapat digunakan pada setiap benda. Persamaaan Stefan-Boltzmann untuk setiap benda adalah 4 Q P e A T t    12.2 dengan e disebut emisivitas, dan nilainya selalu lebih kecil dari satu. Dengan ungkapan ini dapat dikatakan bahwa emisivitas e untuk benda hitam nilainya 1. Nilai emisivitas e berbeda-beda untuk tiap jenis dan keadaan permukaan bahan. Dengan demikian, intensitas radiasi termal bahan yang berbeda pada temperatur yang sama akan berbeda pula. Sebagai contoh, misalnya intensitas radiasi pada temperatur 2000 K untuk permukaan datar halus tungsten adalah 23,5 Wcm 2 , sedangkan untuk molibdenum, intensitas radiasinya 19,2 Wcm 2 . Intensitas radiasi ini makin besar jika keadaan permukaan semakin kasar. CONTOH 12- 1 Laju Energi Kalor Radiasi Pada Suatu Permukaan Lampu pijar dapat dianggap berbentuk bola. Jari-jari lampu pijar pertama adalah dua kali jari-jari lampu kedua. Temperatur lampu pijar pertama dan kedua masing-masing 27 C dan 127 C. Tentukan perbandingan antara daya radiasi lampu pertama dan lampu kedua. Penyelesaian: T 1 = 27 + 273 = 300 K T 2 = 127 + 273 = 400 K R 1 = 2 R 2 Daya radiasi lampu:   4 1 2 1 4 1 2 1 4 1 1 1 4 4 T R e T R e T A e P         4 2 2 2 2 4 T R e P    3 Perbandingan daya radiasi lampu pertama terhadap lampu kedua: 64 81 4 3 2 400 300 2 4 2 4 2 2 2 4 2 1 2 2 1 2 1                                   R R T T R R P P

3. Hukum Pergeseran Wien