Contoh Soal Radiasi Benda Hitam

 

Contoh soal 1: Laju energi kalor radiasi atau daya kalor radiasi Sebuah plat baja tipis berbentuk bujur sangkar dengan panjang sisi 10 cm, dipanaskan dalam suatu tungku sehingga suhunya mencapai 800oC. tentukan laju rata-rata energi kalor radiasi dalam satuan watt jika plat baja dapat dianggap benda hitam. (σ = 5,67 x 10-8 Wm-2 K-4) Jawab Diketahui: Luas permukaan plat tipis meliputi dua permukaan (atas dan bawah), sehingga : A = 2 (10 cm)2 = 2 (0,1)2 = 0,02m2 e = 1 σ = 5,67 x 10-8 Wm-2 K-4 T = (800 + 273) K = 1073 K Ditanyakan: Laju rata-rata energi kalor radiasi (Q/t = P) Penyelesian: P = e σ A T 4 P = (1) (5,67 x 10-8 Wm-2 K-4) (0,02 m2) (1073)4 = 1503 watt

Contoh soal 2: Energi listrik menjadi energi kalor radiasi Kawat spiral lampu pijar luas permukaannya 50 mm2 dan suhunya 1127 oC. diandaikan bahwa 60% dan energi listrik yang dihantarkan pada lampu diradiasikan dalam bentuk kalor, dan kawat pijar bersifat seperti benda hitam. Berapa amper arus yang mengalir dalam lampu yang dihubungkan dengan stop kontak (bertegangan 220 V) agar lampu tersebut dapat berfungsi? Jawab Diketahui: A = 50 mm2 = 50 x 10-6 m2 T = (1127 + 273) K = 1400 K e = 1 (anggap benda hitam) σ = 5,67 x 10-8 Wm-2 K-4 Ditanyakan: Kuat arus listrik (i) Penyelesaian: Soal ini menghubungkan antara daya kalor radiasi yang dipancarkan oleh lampu pijar dengan daya listrik yang diberikan ke lampu pijar. Daya kalor radiasi yang dipancarkan oleh lampu pijar dihitung dengan persamaan: P = e σ A T 4    = (1) (5,67 x 10-8 Wm-2 K-4) (50 x 10-6 m2) (1400 K)4    = 10,89 W Daya kalor radiasi ini adalah 60% dari daya listrik yang diberikan ke lampu pijar. Jadi, 10,89 W = 60% x Plistrik Plistrik = 10,89 W / 0,6 = 18,15 W Tegangan stop kontak V = 220 Volt Arus listrik yang mengalir kelampu pijar dihitung dengan rumus daya listrik P = V i   i  = P/V i = 18,15 W/ 220 V i = 0,0825 Amper