Sebuah benda hitam sempurna berbentuk bola yang jari jarinya 5 cm dijaga pada suhu konstan 327°C. Beberapakah laju kalor yang dipancarkan?(O=5,67×10pangkat negatif 8 W/m². K⁴)

Sebuah benda hitam sempurna berbentuk bola yang jari jarinya 5 cm dijaga pada suhu konstan 327°C. Beberapakah laju kalor yang dipancarkan?(O=5,67×10pangkat negatif 8 W/m². K⁴)

Jawaban Terkonfirmasi

Jadi, laju kalor yang dipancarkan adalah sekitar 230,74 J/s.

Pendahuluan :

Hi ! Kali ini kita akan membahas mengenai radiasi benda hitam. Radiasi yaitu perpindahan panas tanpa melalui zat perantara. Radiasi ini sifatnya dipancarkan dari dalam atau inti suatu benda. Radiasi yang dipancarkan oleh suatu benda ini akan memindahkan kalor dalam waktu tertentu yang disebut dengan laju kalor. Laju kalor ini dipengaruhi oleh :

Emisivitas permukaan, memiliki nilai diantara 0 dan 1. Emisivitas tertinggi adalah benda yang memiliki warna hitam terpekat. Pengecualian bagi bintang dan lubang hitam yang bercahaya namun memiliki emisivitas bernilai 1.
Luas permukaan bidang pemancar, yaitu semakin luas bidang maka kalor akan semakin leluasa keluar, sehingga laju kalor semakin cepat.
Suhu, yaitu semakin tinggi suhunya (dalam derajat Kelvin), maka laju kalor radiasi akan semakin besar.

Keterangan : Konstanta stefan-boltzmann tidak memengaruhi pertambahan nilai penghitungan karena sifatnya konstan (selalu sama).

Pembahasan :

Laju kalor pada peristiwa radiasi yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

$boxed{bold{H = frac{Q}{t} = e cdot sigma cdot A cdot T^4}}$

Dengan ketentuan :

H = laju kalor yang terjadi (J/s)
$sigma$ = konstanta Stefan-Boltzmann = $5,67 times 10^{-8}$ W/m².K⁴
A = luas permukaan benda pemancar (m²)
T = suhu (K)
Q = kalor yang dipancarkan (J)
t = jumlah waktu yang diperlukan (s)

Langkah Penyelesaian :

Diketahui :

$sigma$ = konstanta Stefan-Boltzmann = $5,67 times 10^{-8}$ W/m².K⁴
r = jari-jari pemancar = 5 cm = $5 cdot 10^{-2}$ m
Bentuk pemancar = bola
e = emisivitas benda = 1 -> benda hitam sempurna
T = suhu benda = 327°C = 327°C + 273 = 600 K

Ditanya : H = laju kalor yang terjadi = … J/s

Jawaban :

Cari terlebih dahulu luas permukaan pemancar. Gunakan rumus luas permukaan bola.

$A = 4 cdot pi cdot r^2$

$A = 4 cdot 3,14 times (5 cdot 10^{-2})^2$

$A = 4 cdot 3,14 cdot 25 cdot 10^{-4}$

$A = 100 cdot 3,14 cdot 10^{-4}$

$bold{A = 3,14 cdot 10^{-2} : m^2}$

Hitung nilai laju kalor secara radiasi

$H = e cdot sigma cdot A cdot T^4$

$H = 1 cdot (5,67 cdot 10^{-8}) cdot 3,14 cdot 10^{-2} cdot (600)^4$

$H = 17,8038 cdot 10^{-8-2} cdot (6 times 10^2)^4$

$H = 17,8038 cdot 10^{-10} cdot 1296 cdot 10^8$

$H = 23.073,725 cdot 10^{-2}$

$boxed{H approx 230,74 : J/s}$

Kesimpulan :

Jadi, laju kalor yang dipancarkan adalah sekitar 230,74 J/s.

Pelajari Lebih Lanjut :

Contoh penerapan perpindahan kalor secara radiasi, konveksi, dan konduksi brainly.co.id/tugas/122839
Menghitung intensitas radiasi brainly.co.id/tugas/21842846
Menghitung daya radiasi akhir benda setelah terdapat perubahan suhu brainly.co.id/tugas/21320897

Detail Jawaban :

Kelas : 11

Mata Pelajaran : Fisika

Materi : Bab 5 – Suhu dan Kalor

Kata Kunci : radiasi; rumus radiasi; laju kalor pada peristiwa radiasi

Kode Kategorisasi : 11.6.5