Güncel değerler

Sözlük

Stefan-Boltzmann yasası

Kısa tanım

Stefan-Boltzmann yasası, bir cismin birim yüzeyden yaydığı toplam ışıma gücünün mutlak sıcaklığının dördüncü kuvvetiyle orantılı olduğunu söyler.

Diğer adları: Stefan yasası, Kara cisim ışıması yasası

Ocağın teli ısındıkça önce kızarır, sonra parlak turuncuya döner ve yaydığı ısı hızla artar. Bu artışın ne kadar sert olduğunu Stefan-Boltzmann yasası anlatır: sıcaklık iki katına çıktığında yayılan güç on altı katına çıkar. Yasa 1879'da Josef Stefan tarafından deneysel olarak bulunmuş, Ludwig Boltzmann tarafından termodinamikle açıklanmıştır.

Formül

P = ε × σ × A × T⁴

  • σ: Stefan-Boltzmann sabiti, 5,670 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴)
  • ε: Yayınım katsayısı; ideal kara cisim için 1, parlak metallerde çok düşük
  • A: Işıyan yüzey alanı
  • T: Kelvin cinsinden mutlak sıcaklık

Örnekler

300 K (yaklaşık 27 °C) sıcaklıktaki 1 m²'lik ideal kara cisim 5,67 × 10⁻⁸ × 300⁴ ≈ 459 W yayar. Güneş'in yüzey sıcaklığı yaklaşık 5.772 K'dir; bu değer metrekare başına yaklaşık 63 MW ışıma gücü verir. Farklı sıcaklık ve yüzeylerle hesaplamak için Stefan-Boltzmann yasası aracını kullanabilirsin.

Net ısı alışverişi

Her cisim ışıma yaparken çevresinden de ışıma alır. Net kayıp P = ε σ A (T⁴ − T₀⁴) ile bulunur; T₀ çevrenin sıcaklığıdır. İnsan vücudu bu yolla sürekli ısı kaybeder; soğuk bir duvarın yanında üşümenin bir nedeni de budur. Isı yalıtımında düşük yayınımlı (low-e) camlar ve yansıtıcı folyolar bu kaybı azaltmak için kullanılır.

Astronomideki önemi

Bir yıldızın parlaklığı, yarıçapı ve yüzey sıcaklığı bu yasa ile birbirine bağlanır: L = 4πR²σT⁴. Sıcaklığı ölçülen bir yıldızın toplam ışınımından yarıçapı tahmin edilebilir. Hangi dalga boyunda en parlak olduğunu ise tamamlayıcı bir kural olan Wien yasası verir.

Dikkat

Sıcaklığı mutlaka kelvine çevirmelisin; santigratla yapılan hesap tamamen yanlış sonuç verir. Gerçek yüzeylerde ε değeri dalga boyuna ve yüzey durumuna göre değişebilir.

Benzer terimler

İlginizi çekebilir