Soal Dan Pembahasan : Radiasi Benda Hitam Posted on November 7, 2010. Filed under: contoh soal |
Contoh Soal dan Pembahasan tentang Radiasi Benda Hitam, H itam, Materi Fisika kelas 3 (XII) SMA dengan kata kunci daya radiasi, energi radiasi, hukum pergeseran Wien.
Rumus
– Rumus Minimal
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
T=C Keterangan : λmaks = panjang gelombang radiasi maksimum (m) C = Konstanta Wien = 2,898 x 10−3 m.K T = suhu mutlak benda (Kelvin) λmaks
Contoh Soal dan Pembahasan Soal No. 1
Sebuah benda memiliki suhu minimum 27oC dan suhu maksimum 227oC.
Tentukan nilai perbandingan daya radiasi yang dipancarkan benda pada suhu maksimum dan minimumnya! Pembahasan
Data : T1 = 27oC = 300 K T2 = 227oC = 500 K P /P1 = (T2 / /T1)4 2 / P /P1 = (500 /300)4 = (5 /3)4 = 625 : 81 2 /
Soal No. 2
Sebuah benda dengan luas permukaan 100 cm2 bersuhu 727oC. 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 = 727oC = 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 227oC adalah 1200 J/s. Jika suhu benda naik hingga menjadi 727oC, tentukan daya radiasi yang dipancarkan sekarang! Pembahasan
Data : T1 = 227oC = 500 K T2 = 727oC = 1000 K P1 = 1200 watt Daya radiasi yang dipancarkan sekarang : P /P1 = (T2 / /T1)4 2 / P /P1 = (1000 /500)4 2 / P2 = (1000 /500)4 x P1 P2 = (2)4 x 1200 = 16 x 1200 = 19200 watt Soal No. 4
Permukaan benda pada suhu 37oC 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 = 37oC = 310 K C = 2,898 x 10−3 m.K λmaks = ….?
λmaks λmaks λmaks
T=C (310) = 2,898 x 10−3 = 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 = 1727oC = 2000 K C = 2,9 x 10−3 m.K λmaks = ….? λmaks T = C λmaks (2000) λmaks = 1,45 Soal No. 6
= 2,9 x 10−3 x 10−6 m = 14.500 Å
Panjang gelombang radiasi maksimum suatu benda pada suhu s uhu T Kelvin adalah 3 6000 Å. Jika suhu benda naik hingga menjadi /2 T Kelvin , tentukan panjang gelombang radiasi maksimum benda! Pembahasan
Data : T1 = T Kelvin T2 = 3 /2 T Kelvin λmaks 1 = 6000 Å λmaks 2 = ….? λmaks 2 T2 = λmaks 1 T1 λmaks 2 (3 /2 T) = 6000 λmaks 2 = (2 /3) x 6000 Soal No. 7
Å (T) Å = 4000 Å
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)
