Калькулятор закона Стефана — Больцмана

Закон Стефана — Больцмана связывает абсолютную температуру поверхности с электромагнитной энергией, которую она испускает в виде теплового излучения. Плотность потока излучения идеального чёрного тела равна постоянной Стефана — Больцмана, умноженной на четвёртую степень температуры. Реальную поверхность обычно моделируют как серое тело, умножая это значение на степень черноты. В калькуляторе используется постоянная 5.670374419, умноженная на десять в степени минус восемь ватт на квадратный метр на кельвин в четвёртой степени. Температуру нужно вводить в кельвинах, поскольку зависимость четвёртой степени основана на абсолютной температуре. Значения по Цельсию или Фаренгейту нельзя подставлять напрямую. Степень черноты — безразмерное число от нуля до единицы, отражающее эффективность излучения поверхности относительно абсолютно чёрного тела. У полированных металлов она может быть низкой, а у окисленных, окрашенных или неметаллических поверхностей часто выше. Она может зависеть от длины волны, температуры, обработки поверхности и направления наблюдения, поэтому выбирайте значение, подходящее материалу и условиям. Плотность теплового потока в результате — это излучаемая мощность на единицу площади. Умножение на введённую площадь даёт полную мощность излучения, а умножение мощности на время — излучённую энергию. Эти величины описывают полное собственное излучение выбранной поверхности. Они не вычитают автоматически излучение, поступающее от окружающих объектов. Для результирующего лучистого теплообмена с обширным окружением обычно используют разность четвёртых степеней температур поверхности и окружения с учётом допущений о геометрии и степени черноты. Зависимость четвёртой степени делает влияние температуры особенно сильным. Удвоение абсолютной температуры увеличивает идеальную плотность излучения в шестнадцать, а не в два раза. Это важно для печей, терморегулирования космических аппаратов, инфракрасных измерений, теплозащиты, освещения, строительной физики и высокотемпературного производства. Простая модель серой поверхности полезна для быстрых оценок и учебных проверок. Для сложных замкнутых полостей могут понадобиться угловые коэффициенты, спектральные свойства, участвующие в излучении газы, отражения или совместный учёт конвекции и теплопроводности. Проверяйте определения площади и данные материалов, применяйте подходящие запасы безопасности, прежде чем использовать результат для выбора номинальных характеристик оборудования или теплозащиты.