กฎของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน
กฎของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน

กฎของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน

กฎของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน (อังกฤษ: Stefan–Boltzmann law) ใช้อุณหภูมิเพื่ออธิบายถึงพลังงานที่วัตถุดำแผ่รังสีออกมา โดยกล่าวว่าพลังงานทั้งหมดซึ่งวัตถุดำแผ่ออกมาต่อหน่วยพื้นที่ผิวที่ความยาวคลื่นทุกค่าต่อหน่วยเวลา j ⋆ {\displaystyle j^{\star }} (หรือเรียกว่าความเปล่งรังสีของวัตถุดำ) ซึ่งแปรผันตรงกับอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ ของวัตถุดำ T กำลังสี่:ในที่นี้ σ เป็นค่าคงตัว เรียกว่า ค่าคงตัวของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน (Stefan–Boltzmann constant) ซึ่งหามาได้จากค่าคงตัวทางฟิสิกส์ค่าอื่นที่รู้อยู่แล้ว ค่าคงตัวนี้มีค่าเท่ากับเมื่อ k เป็นค่าคงตัวบ็อลทซ์มัน h เป็นค่าคงตัวของพลังค์ และ c เป็นอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ ความแรงรังสี (radiance) จากองศาการมองที่กำหนด (วัตต์ต่อตารางเมตรต่อสเตอเรเดียน) ถูกกำหนดไว้เป็น วัตถุที่ไม่ดูดกลืนรังสีตกกระทบทั้งหมด (บางครั้งถูกเรียกว่าวัตถุเทา) ปล่อยพลังงานรวมทั้งหมดน้อยกว่าวัตถุดำและมีคุณลักษณะสภาพเปล่งรังสี (Emissivity) ε < 1 {\displaystyle \varepsilon <1} :การเปล่งรังสี j ⋆ {\displaystyle j^{\star }} มีมิติ (dimensional analysis) เป็นฟลักซ์พลังงาน (energy flux) (พลังงานต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่) และหน่วย SI ของมันคือจูลต่อวินาทีต่อตารางเมตรหรือวัตต์ต่อตารางเมตร หน่วย SI ของอุณหภูมิสัมบูรณ์ T คือเคลวิน สภาพเปล่งรังสีของวัตถุเทาคือ ε {\displaystyle \varepsilon } และหากเป็นวัตถุดำที่สมบูรณ์ ε = 1 {\displaystyle \varepsilon =1} ส่วนในกรณีทั่วไป (และสมจริงกว่า) นั้นสภาพเปล่งรังสีขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ε = ε ( λ ) {\displaystyle \varepsilon =\varepsilon (\lambda )} .เราสามารถหากำลังทั้งหมดที่ถูกแผ่รังสีออกมาจากวัตถุได้ด้วยการคูณด้วยพื้นที่ผิว A {\displaystyle A} :อนุภาคระดับความยาวคลื่นและเล็กกว่าความยาวคลื่น[1] อภิวัสดุ (metamaterial)[2] และโครงสร้างนาโนอื่น ๆ ไม่อยู่ภายใต้ข้อจำกัดของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตหรือรังสี และอาจถูกออกแบบมาให้เกินกว่ากฎของชเต็ฟฟัน-บ็อลทซ์มัน

แหล่งที่มา

WikiPedia: กฎของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/ast... http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/a... http://www.newport.com/Introduction-to-Solar-Radia... http://www.ing-buero-ebel.de/strahlung/Original/St... http://eesc.columbia.edu/courses/ees/climate/lectu... http://www.pha.jhu.edu/~kknizhni/StatMech/Derivati... //citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1... http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/189... //doi.org/10.1002%2Fandp.18842580616 //doi.org/10.1093%2Fmnras%2F22.2.60