Soal Dan Pembahasan : Radiasi Benda HitamPosted on November 7, 2010. Filed under: contoh soal |

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 MinimalDaya 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 PembahasanSoal 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 = (T

2/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 = (T

2/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)