Soal Dan Jawaban Radiasi Benda Hitam

Soal Dan Pembahasan Radiasi Benda Hitam

Soal Dan Jawaban Radiasi Benda Hitam

Contoh Soal Radiasi Benda Hitam

Soal Soal radiasi Benda Hitam

daya radiasi, energi radiasi, hukum pergeseran Wien.

Rumus Minial

Daya Radiasi (Laju energi rata-rata)
P = eσ T ⁴A
Keterangan :
P = daya radiasi (watt = joule/s)
e = emisivitas benda
e = 1 → benda hitam sempurna
A = luas permukaan benda (m²)
T = suhu (Kelvin)
σ = Konstanta Stefan-Boltzman = 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴

Hukum Pergeseran Wien
λ_maks T = C
Keterangan :
λ_maks = panjang gelombang radiasi maksimum (m)
C = Konstanta Wien = 2,898 x 10⁻³ m.K
T = suhu mutlak benda (Kelvin)


Soal No. 1
Sebuah benda memiliki suhu minimum 27^oC dan suhu maksimum 227^oC.
Tentukan nilai perbandingan daya radiasi yang dipancarkan benda pada suhu maksimum dan minimumnya!

Pembahasan
Data :
T₁ = 27^oC = 300 K
T₂ = 227^oC = 500 K
^P₂/_P1 = (^T₂/_T1)^4
P₂/_P1 = (⁵⁰⁰/₃₀₀)⁴ = (⁵/₃)⁴ = 625 : 81

Soal No. 2
Sebuah benda dengan luas permukaan 100 cm² bersuhu 727^oC. Jika koefisien Stefan-Boltzman 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴ dan emisivitas benda adalah 0,6 tentukan laju rata-rata energi radiasi benda tersebut!

Pembahasan
Data :
σ = 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴
T = 727^oC = 1000 K
e = 0,6
A = 100 cm² = 100 x 10⁻⁴ = 10⁻²

Laju energi rata-rata :
P = eσ T ⁴A
P = (0,6)(5,67 x 10⁻⁸ )(1000)⁴(10⁻²)
P = 340,2 joule/s

Soal No. 3
Daya radiasi yang dipancarkan suatu benda pada suhu 227^oC adalah 1200 J/s. Jika suhu benda naik hingga menjadi 727^oC, tentukan daya radiasi yang dipancarkan sekarang!

Pembahasan
Data :
T₁ = 227^oC = 500 K
T₂ = 727^oC = 1000 K
P₁ = 1200 watt

Daya radiasi yang dipancarkan sekarang :
^P₂/_P1 = (^T₂/_T1)^4
P₂/_P1 = (¹⁰⁰⁰/₅₀₀)⁴
P₂ = (¹⁰⁰⁰/₅₀₀)⁴ x P₁
P₂ = (2)⁴ x 1200 = 16 x 1200 = 19200 watt

Soal No. 4
Permukaan benda pada suhu 37^oC meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila konstanta Wien = 2,898 x 10⁻³ m.K maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaan adalah.....
A. 8,898 x 10⁻⁶ m
B. 9,348 x 10⁻⁶ m
C. 9,752 x 10⁻⁶ m
D. 10,222 x 10⁻⁶ m
E. 11,212 x 10⁻⁶ m
(Sumber soal : UN Fisika SMA 2008)

Pembahasan
Data :
T = 37^oC = 310 K
C = 2,898 x 10⁻³ m.K
λ_maks = ....?

λ_maks T = C
λ_maks (310) = 2,898 x 10⁻³
λ_maks = 9,348 x 10⁻⁶ m

Soal No. 5
Grafik menyatakan hubungan intensitas gelombang (I) terhadap panjang gelombang, pada saat intensitas maksimum (λm) dari radiasi suatu benda hitam sempurna.



Jika konstanta Wien = 2,9 x 10⁻³ mK, maka panjang gelombang radiasi maksimum pada T₁ adalah....
A. 5.000 Å
B. 10.000 Å
C. 14.500 Å
D. 20.000 Å
E. 25.000 Å
(Sumber soal: UN Fisika 2009)

Pembahasan
Data :
T = 1727^oC = 2000 K
C = 2,9 x 10⁻³ m.K
λ_maks = ....?

λ_maks T = C
λ_maks (2000) = 2,9 x 10⁻³
λ_maks = 1,45 x 10⁻⁶ m = 14.500 Å

Soal No. 6
Panjang gelombang radiasi maksimum suatu benda pada suhu T Kelvin adalah 6000 Å. Jika suhu benda naik hingga menjadi ³/₂ T Kelvin , tentukan panjang gelombang radiasi maksimum benda!

Pembahasan
Data :
T₁ = T Kelvin
T₂ = ³/₂ T Kelvin
λ_{maks 1} = 6000 Å
λ_{maks 2} = ....?

λ_{maks 2} T₂ = λ_{maks 1} T₁
λ_{maks 2} (³/₂ T) = 6000 Å (T)
λ_{maks 2} = (²/₃) x 6000 Å = 4000 Å

Soal No. 7
Benda hitam pada suhu T memancarkan radiasi dengan daya sebesar 300 mW. Radiasi benda hitam tersebut pada suhu ½ T akan menghasilkan daya sebesar ....
(A) 300 mW
(B) 150 mW
(C) 75 mW
(D) 37,5 mW
(E) 18,75 mw
(Sumber Soal : UM UGM 2009)

Pembahasan
Seperti soal no. 6 silahkan mencoba.