La constante de Stefan-Boltzmann (también constante de Stefan ), una constante física denotada por la letra griega σ (sigma), es la constante de proporcionalidad en la ley de Stefan-Boltzmann : "la intensidad total radiada en todas las longitudes de onda aumenta a medida que aumenta la temperatura" , de un cuerpo negro que es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura termodinámica . [1] La teoría de la radiación térmica establece la teoría de la mecánica cuántica., mediante el uso de la física para relacionarse con los niveles molecular, atómico y subatómico. El físico esloveno Josef Stefan formuló la constante en 1879, y luego fue derivada en 1884 por el físico austriaco Ludwig Boltzmann . [2] La ecuación también se puede derivar de la ley de Planck , integrando todas las longitudes de onda a una temperatura dada, lo que representará una pequeña caja de cuerpo negro plano. [3] "La cantidad de radiación térmica emitida aumenta rápidamente y la frecuencia principal de la radiación aumenta con el aumento de la temperatura". [4] La constante de Stefan-Boltzmann se puede utilizar para medir la cantidad de calor que emite un cuerpo negro, que absorbe toda la energía radiante que lo golpea y emitirá toda la energía radiante. Además, la constante de Stefan-Boltzmann permite convertir la temperatura (K) a unidades de intensidad (W⋅m −2 ), que es la potencia por unidad de área.
Desde la redefinición de 2019 de las unidades base del SI , la constante de Stefan-Boltzmann se da exactamente en lugar de medirse en el experimento. El valor viene dado en unidades SI por
En unidades cgs, la constante de Stefan-Boltzmann es:
En termoquímica, la constante de Stefan-Boltzmann a menudo se expresa en cal ⋅ cm −2 ⋅ día −1 ⋅ K −4 :
En las unidades habituales de EE. UU., La constante de Stefan-Boltzmann es: [6]
La constante de Stefan-Boltzmann se define en términos de otras constantes fundamentales como
dónde:
- k B es la constante de Boltzmann ,
- h es la constante de Planck ,
- ħ es la constante de Planck reducida , y
- c es la velocidad de la luz en el vacío,
donación
El valor recomendado de CODATA [ref?] Antes del 20 de mayo de 2019 (2018 CODATA) se calculó a partir del valor medido de la constante de gas :
dónde:
- R es la constante universal de los gases
- N A es la constante de Avogadro
- R ∞ es la constante de Rydberg
- A r (e) es la " masa atómica relativa " del electrón
- M u es la constante de masa molar (1 g / mol por definición)
- α es la constante de estructura fina .
Fórmula dimensional: M 1 T −3 Θ −4
Una constante relacionada es la constante de radiación (o constante de densidad de radiación ) a que viene dada por: [7]
Referencias
- ^ Krane, Kenneth (2012). Física moderna . John Wiley e hijos. pag. 81.
- ^ "Ley de Stefan-Boltzmann" . Encyclopædia Britannica .
- ^ Halliday y Resnick (2014). Fundamentos de Física (10ª ed.). John Wiley e hijos. pag. 1166.
- ^ Eisberg, Resnick, Robert, Robert (1985). Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas (PDF) (2ª ed.). John Wiley e hijos. Archivado desde el original (PDF) el 26 de febrero de 2014.
- ^ "Valor CODATA 2018: constante de Stefan-Boltzmann" . La referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . 20 de mayo de 2019 . Consultado el 20 de mayo de 2019 .
- ^ Çengel, Yunus A. (2007). Transferencia de calor y masa: un enfoque práctico (3ª ed.). McGraw Hill.
- ^ Constante de radiación de ScienceWorld
enlaces externos
- Medios relacionados con la constante de Stefan-Boltzmann en Wikimedia Commons