Sıcaklığı 0 kelvinden yüksek olan her cisim, etrafındaki uzaya, her yönde elektromanyetik ışınım yapar. "Sıcaklık" dolayısıyla yapılan bu ışınıma Isıl Işınım denir.
Araştırmanız sonucu doğru bir sonuca ulaşmışsınız. Stefan-Boltzmann kanunu, sabit bir sıcaklığa sahip bir cismin, birim zamandaki ısıl ışınım sonucu enerji kaybını hesaplamamızı sağlayan bir formülü önerir.
Bu formülün açıklamasını yapmadan önce ısı ve sıcaklık hakkında, daha doğrusu arasındaki fark hakkında biraz bilgi vermek gerekir. Isı, bir cismi oluşturan atomların ortalama kinetik enerjisinin bir ölçütüdür ve birimi joule'dür. Sıcaklık ise bir cismin sahip olduğu ısı yoğunluğu gibi düşünülebilir. Örnek olarak, Her noktası sıcaklığa sahip bir cismin yarısı kesilip atılırsa, geriye kalan cismin sıcaklığı her noktasında yine olacaktır, fakat cismin toplam ısısı, cismin kütlesinin bir fonksiyonu olduğundan, yarısı sökülüp atıldığı için yarıya düşecektir.
Buradan şu çıkarım yapılabilir; bir cismin sıcaklığı düşüyorsa, o cisim zamana bağlı olarak ısı kaybediyordur. Dolayısıyla zamana göre bir ısı değişimi söz konusudur ve bu durum yani cinsinden ifade edilir.
Stefan-Boltzmann kanunu ise bizlere, T sıcaklığına sahip bir cismin, anlık olarak ışıma yolu ile saniyede kaç joule ısı kaybettiğini verir. Anlık olarak yazıyorum çünkü formül her zaman direk olarak pratikte uygulanamaz. Cisim ısı kaybettikçe sıcaklığı düşer ve dolayısıyla ısı kaybetme hızı sürekli olarak değişir. Bunun yanında bazı uygulamalarda, cismi belirli bir sıcaklıkta tutmak için verilmesi gereken ısı miktarını belirlemek amacı ile de kullanılır.
Stefan-Boltzmann kanunu
Burada, : Isı transfer hızı(), : Cismin yüzey yayıcılık katsayısı, Stefan-Boltzmann sabiti(), : Cismin yüzey alanı() ve : Cismin sıcaklığı().
Formülü uygularken, ifadesi gereği kelvin cinsinden sıcaklığın 4. kuvvetini almayı ve uyguladığınız cismin değerine herhangi bir kaynaktan bakmanız gerektiğini unutmayın.
Örnek olarak; İnsan derisinin değeri 0.95, Alüminyum folyonun değeri ise 0.07'dir.
Kaynaklar
- U. Author. Isı Ve Kütle Transferi. ISBN: 9786053552871.
