Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm
Đóng
Điểm danh hàng ngày
  • Hôm nay +3
  • Ngày 2 +3
  • Ngày 3 +3
  • Ngày 4 +3
  • Ngày 5 +3
  • Ngày 6 +3
  • Ngày 7 +5
Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm!
Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169
VnDoc.com Lớp 12 Vật lý lớp 12 Lý thuyết Vật lí 12

Định luật Stefan-Boltzmann

Vật lý 12
Lớp: Lớp 12
Môn: Vật Lý
Dạng tài liệu: Lý thuyết
Phân loại: Tài liệu Tính phí

Định luật Stefan Boltzmann vật lý 12

Định luật Stefan–Boltzmann là một trong những nội dung quan trọng của phần bức xạ nhiệt trong Vật lý 12, thường xuất hiện trong đề thi THPT Quốc gia. Bài viết này giúp bạn nắm rõ bản chất, công thức và cách áp dụng nhanh vào bài tập.

Vật đen tuyệt đối: có hệ số hấp thụ đơn sắc a(\nu,T) = 1 đối với mọi bước sóng

Sự bức xạ trong vật đen qua một lỗ nhỏ chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vỏ vật đen, không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nên vật đen và hình dạng của vật đen.

Định luật Stefan-Boltzmann

Hình vẽ dưới đây biểu diễn đường đặc trưng phổ phát xạ của vật đen tuyệt đối ở các nhiệt độ khác nhau. Ta nhận thấy, khi nhiệt độ tăng, diện tích giữa đường đặc trưng phổ phát xạ và trục hoành λ cũng tăng. Năng suất phát xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. Stefan (bằng thực nghiệm) và Boltzmann (bằng lý thuyết) đã tìm ra sự phụ thuộc này, thiết lập được định luật Stefan-Boltzmann.

Nội dung định luật:

Độ trưng năng lượng phát xạ toàn phần R(T) của vật đen tuyệt đối tỉ lệ với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ tuyệt đối T của vật.R(T) = \sigma T^{4} với \sigma = 5,67.10^{- 8}\frac{W}{m^{2}K^{4}} là một hằng số, gọi là hằng số Stefan-Boltzmann.

- Năng thông bức xạ nhiệt (Năng lượng vật chất mất đi trong một đơn vị thời gian do vật bức xạ) của vật đen tuyệt đối tỷ lệ thuận diện tích A của bề mặt vật bức xạ:

W = R(T).A = \sigma T^{4}.A

- Cân bằng nhiệt khi phần năng lượng của vật mất đi do bức xạ được bù lại bằng đúng phần năng lượng vật hấp thụ thì vật ở trạng thái cân bằng nhiệt lúc đó nhiệt độ của vật sẽ không thay đổi theo thời gian.

Chứng minh định luật Stefan – Boltzmann cho vật đen tuyệt đối

- Năng suất phát xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối tại một nhiệt độ T nào đó:

R(T) = \int_{0}^{\infty}{f(\nu,T)}d\nu = \int_{0}^{\infty}{\frac{2\pi\nu^{2}}{c^{2}}\frac{h\nu}{\exp\left( \frac{h\nu}{k_{B}T} \right) - 1}d\nu}

- Sử dụng phép đổi biến x = \frac{h\nu}{k_{B}T} ta được: R(T) = \frac{2\pi k_{B}^{4}T^{4}}{c^{2}h^{3}}\int_{0}^{\infty}\frac{x^{3}dx}{e^{x} - 1} = \frac{2\pi k_{B}^{4}T^{4}}{c^{2}h^{3}}\frac{\pi^{4}}{15}

Ta được: R(T) = \sigma T^{4}, trong đó: \sigma = \frac{2\pi^{5}k_{B}^{4}}{15c^{2}h^{3}} = 5,6703.10^{- 8}\frac{W}{m^{2}K^{4}}

Đây chính là biểu thức định luật Stefan – Boltzmann.

----------------------------------------

Hiểu vững định luật Stefan–Boltzmann sẽ giúp bạn giải nhanh các bài toán liên quan đến bức xạ nhiệt và nâng cao khả năng tư duy vật lý. Đây là kiến thức trọng tâm giúp bạn tự tin chinh phục điểm cao.

Đóng Chỉ thành viên VnDoc PRO/PROPLUS tải được nội dung này!
Đóng
79.000 / tháng
Mua ngay
Đặc quyền các gói Thành viên
PRO
Phổ biến nhất
PRO+
Tải tài liệu Cao cấp 1 Lớp
30 lượt tải tài liệu
Xem nội dung bài viết
Trải nghiệm Không quảng cáo
Làm bài trắc nghiệm không giới hạn
Mua cả năm Tiết kiệm tới 48%
1
1 Bài viết đã được lưu
Mục lục

Có thể bạn quan tâm

Xác thực tài khoản!

Theo Nghị định 147/2024/ND-CP, bạn cần xác thực tài khoản trước khi sử dụng tính năng này. Chúng tôi sẽ gửi mã xác thực qua SMS hoặc Zalo tới số điện thoại mà bạn nhập dưới đây:

Số điện thoại chưa đúng định dạng!
Số điện thoại này đã được xác thực!
Bạn có thể dùng Sđt này đăng nhập tại đây!
Lỗi gửi SMS, liên hệ Admin
Sắp xếp theo
Xóa Đăng nhập để Gửi
Tìm bài trong mục này