Racjonalista - Strona głównaDo treści
Prawo Stefana

Ten wątek jest przedawniony

Działy Forum » Nauka
NapisanoAutorTytuł
08-03-2025 13:43Romek Nowicki (181 punktów)Prawo Stefana
Jak wiadomo doświadczenie wskazuje, że ilość emitowanej energii przez ciało jest proporcjonalna do czwartej potęgi jego temperatury (oczywiście pomnożonej przez pewien współczynnik).

Z czego to wynika? Mam pewne przemyślenia, ale czy w takim razie temperatura to jest, aby na pewno średnia energia kinetyczna cząstek? A może coś innego, bardziej związanego z emisją promieniowania, bo pewne rzeczy mi się nie zgadzają...
Autor wątku ma uprawnienia do usuwania wypowiedzi, jeżeli łamią regulamin Forum lub znacznie odbiegają od tematu.

alsor (3283 punktów)
Chyba matematyka tak działa.

Przykład prostego wyprowadzenia.

tu chodzi o promieniowanie, które ma energię typu:
E = hf = h c/l

gdzie l - długość fali...

zatem jaka z tego moc wyjdzie?

moc: P = E/t

a dla emisji czas t = l/c, ewidentnie (f = 1/t = c/l)

więc moc emitowana z pojedynczego elementu =:
P = E c/l = hc/l c/l = hc^2/l^2

i to już prawie koniec:

Stefan mówi o mocy na metr kwadratowy, zatem trzeba to podzielić przez l^2:

S = P/A = hc^2/l^4

a ponieważ to samo E = 3/2 kT (= 1/2 hf)
więc stąd ta zależność T^4: T jest tu odwrotnie proporcjonalne do l [c/l = f == T].
........

Stefan:
S = sig T^4

zatem biorąc tamte wyliczanki możemy sobie nawet wyznaczyć stałą sig:

sig = 3^4/2 k^4/h^3c^2 =~ 81/2 1.38e-23^4/6.62e-34^3 / 3e8^2 = 5.63e-8;
co jest zgodne z tablicowym numerem.
Romek Nowicki (181 punktów)
Czy ja dobrze widzę, że utożsamiasz temperaturę z częstotliwością emitowanego promieniowania?

I dlaczego ta jednostkowa powierzchnia promieniowania ma bok równy długośći fali?
alsor (3283 punktów)
>Czy ja dobrze widzę, że utożsamiasz temperaturę z częstotliwością emitowanego promieniowania?

tak jest. w stanie równowagi termodynamicznej:

1/2 hf = 1/2 h c/l = 1/2 k_b T = 1/2 k_e e^2 / r

przy okazji z tego można wydedukować słynną stałą alpha =~1/137 (Somerfelda):
hc/l = k_e e^2/r, co daje l/r = hc/k_ee^2 = 863 = 2pi/alpha, ewidentnie.

potem w wersji dla 3D mamy tu 3/2 kT, itd.

>I dlaczego ta jednostkowa powierzchnia promieniowania ma bok równy długośći fali?

bo to jest symetryczne - promieniowanie biegnie we wszystkich kierunkach identycznie...
Planck dokładnie tak samo rozumował, no i wyniki są poprawne (jedynie interpretacje inne).

Gęstość energii promieniowania?

u = S / L * T = ... i tu otrzymamy stałą: a = 4/c * sig;

en.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann_law

Wróć do listy wątków działu Nauka
Aby pisać w tym wątku, musisz się zalogować

  

Zaloguj przez OpenID..
Jeżeli nie jesteś zarejestrowany/a - załóż konto..

Szukaj na Forum  Przewodnik  Regulamin i instrukcja obsługi Forum  Kolegium Moderatorów

 


[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365