Joseph Stefan - Penemu Hubungan Antara Intensitas Dengan Suhu Benda yang Memancarkan Radiasi
 |
Jozef Štefan
Lahir: 24 Maret 1835 St Peter (sekarang Klagenfurt am Wörthersee ), Kekaisaran Austria
Meninggal: 7 Januari 1893 (umur 57) Wina, Austria-Hungaria
Kediaman: Austria
Kebangsaan: Kekaisaran Austria
Bidang: Ahli fisika
Lembaga: University of Vienna
Alma mater: University of Vienna
Pembimbing doktoral: Andreas von Ettingshausen
Mahasiswa doktoral: Ludwig Boltzmann, Marian Smoluchowski , Johann Josef Loschmidt
Dikenal dalam: Hukum Stefan-Boltzmann, σ konstanta Stefan-Boltzmann, Masalah Stefan, Persamaan Stefan, Rumus Stefan, aliranStefan, Jumlah Stefan, difusi Maxwell-Stefan
Penghargaan: Lieben Prize (1865)
|
Biografi
Stefan lahir di sebuah desa pinggiran St Peter (Slovenia Sveti Peter) dekat Ebenthal (Slovenia Žrelec) (sekarang merupakan sebuah distrik Klagenfurt) (Celovec) di Kekaisaran Austria (sekarang di Austria ) pada 24 Maret 1835. Ayahnya bernama Aleš (Aleksander) Štefan, lahir pada tahun 1805 dan ibu Marija Startinik, lahir tahun 1815. Keluarga Stefans hidup sederhana. Ayahnya adalah seorang asisten penggilingan dan ibunya pembantu. Ayah Stefan meninggal pada tahun 1872, sementara ibunya meninggal hampir sepuluh tahun sebelumnya pada tahun 1863.
Stefan mengenyam pendidikan sekolah dasar di Klagenfurt. Pada tahun 1845 ia pergi ke Klagenfurt gymnasium. Ia mengalami tahun revolusioner tahun 1848.
Pada tahun 1853 dia meninggalkan Wina untuk belajar matematika dan fisika . Profesor fisika di gimnasium adalah Karel Robida yang menulis buku pertama fisika Slovenia. Stefan lulus dalam matematika dan fisika di University of Vienna pada tahun 1857. Selama menjadi murid ia juga menulis dan menerbitkan sejumlah puisi di Slovenia. Dia mengajar fisika di University of Vienna, Direktur Institut Fisika dari 1866, Wakil Presiden Vienna Academy of Sciences dan anggota dari beberapa lembaga ilmiah di Eropa .
Ia menerbitkan hampir 80 artikel ilmiah, dalam Buletin Vienna Academy of Sciences.
Hukum Stefan-Boltzmann
Pada tahun 1879 Josef Stefan melakukan eksperimen untuk mengetahui karakter universal dari radiasi benda hitam. Ia menemukan bahwa daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas (intensitas total) adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Sehingga dapat dirumuskan:
I = e σ T4
dengan I menyatakan intensitas radiasi pada permukaan benda hitam pada semua frekuensi, T adalah suhu mutlak benda, dan σ adalah tetapan Stefan-Boltzmann, yang bernilai 5,67 × 10-8 Wm-2K-4.
Gambar berikut memperlihatkan spektrum cahaya yang dipancarkan benda hitam sempurna pada beberapa suhu yang berbeda. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa antara antara panjang gelombang yang diradiasikan dengan suhu benda memiliki hubungan yang sangat rumit.
 |
| Spektrum cahaya yang dipancarkan benda hitam sempurna pada beberapa suhu yang berbeda |
Untuk kasus benda panas yang bukan benda hitam, akan memenuhi hukum yang sama, hanya diberi tambahan koefisien emisivitas yang lebih kecil daripada 1 sehingga:
I total = e.σ.T 4
Intensitas merupakan daya per satuan luas, maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai:
dengan:
P = daya radiasi (W)
Q = energi kalor (J)
A = luas permukaan benda (m2)
e = koefisien emisivitas
T = suhu mutlak (K)
Beberapa tahun kemudian, berdasarkan teori gelombang elektromagnetik cahaya, Ludwig Boltzmann (1844 – 1906) secara teoritis menurunkan hukum yang diungkapkan oleh Joseph Stefan dari gabungan termodinamika dan persamaan-persamaan Maxwell. Oleh karena itu, persamaan diatas dikenal juga sebagai Hukum Stefan-Boltzmann, yang berbunyi:
“Jumlah energi yang dipancarkan per satuan permukaan sebuah benda hitam dalam satuan waktu akan berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur termodinamikanya”.
Sumber: