The RationalistSkip to content
Prawo Stefana

This plot has expired

Sections of Forum » Nauka
Date of addingAuthorTitle
08-03-2025 13:43Romek Nowicki (181 points)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...
Author can remove replies violating regulations or out of topic.

alsor (3312 points)
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 points)
Czy ja dobrze widzę, że utożsamiasz temperaturę z częstotliwością emitowanego promieniowania?

I dlaczego ta jednostkowa powierzchnia promieniowania ma bok równy długośći fali?
alsor (3312 points)
>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

Back to the list of plots działu Nauka 
To write in this plot, you have to sign in


 


[ Cooperation ] [ Advertise ] [ Map of the site ] [ F.A.Q. ] [ Store ] [ Sign up ] [ Contact ]
The Rationalist © Copyright 2000-2018 (English section of Polish Racjonalista.pl)
The Polish Association of Rationalists (PSR)