Contoh Soal dan Pembahasan Tentang Radiasi Benda Hitam

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Radiasi Benda Hitam, 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
λmaks T = C
Keterangan :
λmaks = panjang gelombang radiasi maksimum (m)
C = Konstanta Wien = 2,898 x 10−3 m.K
T = suhu mutlak benda (Kelvin)

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
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 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 :
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 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 T = C
λmaks (310) = 2,898 x 10−3
λmaks = 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) = 2,9 x 10−3
λmaks = 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
λmaks 1 = 6000 Å
λmaks 2 = ....?

λmaks 2 T2 = λmaks 1 T1
λmaks 2 (3/2 T) = 6000 Å (T)
λmaks 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.

Semoga dengan postingan diatas yang berjudul Contoh Soal dan Pembahasan tentang Radiasi Benda Hitam dapat bermanfaat untuk sobatku semuanya. Dan apabila berkenan cobalah share rumus dan pembahasan soal fisika tentang materi radiasi benda hitam diatas, dan cobalah untuk share di facebook ataupun media social lainnya. Terima kasih Sumber: http://fisikastudycenter.com/