Pengertian Radiasi Panas dan Benda Hitam

Radiasi Panas dan Benda Hitam => Tahukah Anda dengan lampu pijar? Benda yang ditemukan oleh Thomas Alva Edison ini, sekarang penggunaannya dalam rumah tangga mulai berkurang karena boros dengan energi listrik dan sudah digantikan dengan lampu jenis lain seperti lampu Neon dan lampu LED yang lebih ramah lingkungan dan tentunya lebih hemat energi listrik. Walaupun boros dengan energi listrik masih ada yang memanfaatkan penggunaan lampu pijar dalam kehidupan sehari, seperti untuk pemanas kandang ayam, penetas telur, atau pemanas inframerah dalam proses pemanasan di bidang industri.

Cahaya lampu pijar dihasilkan lewat penyaluran arus listrik melalui filamen yang meningkat suhunya dan menghasilkan cahaya yang berpijar. Makin lama dinyalakan, maka suhunya semakin tinggi dan menimbulkan ruangan di sekitar lampu pijar menjadi panas. Selain mengubah energi listrik menjadi energi cahaya, lampu pijar juga mengubah energi listrik menjadi energi kalor (panas) sehingga lampu pijar memerlukan energi listrik yang besar dan tentunya tidak hemat energi listrik.

Tidak hanya lampu pijar saja, benda yang dipanaskan akan mengalami kenaikan suhu. Jika suhu benda naik maka suhu di sekitar ruangan itu akan naik juga. Hal ini menunjukkan bahwa benda memancarkan energi kalor ke sekitarnya. Energi kalor yang dipancarkan benda ke sekitarnya disebut energi radiasi panas. Energi radiasi panas yang dipancarkan sebuah benda dalam bentuk gelombang, yaitu gelombang elektromagnetik. Jadi apa itu radiasi panas?

Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya. Setiap benda mampu memancarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1.000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah seperti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Faktor apa saja yang memengaruhi radiasi suatu benda?

Pernahkah Anda membuat api unggun atau berada di dekat api unggun? Menurut Wikipedia, api unggun adalah api di luar ruang yang didapat dari sengaja menyalakan kayu bakar, potongan kayu, atau kumpulan dahan, ranting, jerami, atau daun-daun kering. Jika kita berada dekat dengan api unggun, maka tubuh kita akan terasa panas. Tubuh akan terasa semakin panas apabila kita berada semakin dekat dengan api unggun, hal ini disebabkan api unggun itu memancarkan energi radiasi panas.

Benda selain mampu memancarkan panas, benda juga mampu menyerap panas (energi kalor). Hal ini tergantung pada suhu antara benda dengan ruangan di sekitar benda. Apabila suhu benda lebih tinggi daripada suhu ruangan, benda akan memancarkan panas dan sebaliknya jika suhu benda lebih rendah, maka benda tersebut akan menyerap energi kalor (panas).

Energi yang dipancarkan oleh suatu benda tidak tergantung pada jenis bendanya. Akan tetapi tergantung pada suhu benda itu dan sifat permukaan benda. Benda yang mudah menyerap panas sekaligus merupakan benda yang memancarkan panas dengan baik. Makin tinggi suhu benda semakin besar energi yang dipancarkan. Berdasarkan hasil eksperimen ditemukan hubungan antara suhu benda dengan warna benda, seperti tabel berikut.

Sumber: BSE

Secara umum bentuk terperinci dari spektrum radiasi panas yang dipancarkan oleh suatu benda panas bergantung pada komposisi benda itu. Walaupun demikian, hasil eksperimen menunjukkan bahwa ada satu kelas benda panas yang memancarkan spektra panas dengan karakter universal. Benda ini adalah benda hitam atau black body. Apa itu benda hitam atau black body?

Benda hitam atau black body didefinisikan sebagai sebuah benda yang mampu menyerap semua radiasi yang datang padanya. Dengan kata lain, tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari benda hitam. Jadi, benda hitam mempunyai harga absorptansi (daya serap) dan emisivitas (daya pancar) yang besarnya sama dengan satu.

Kita ketahui, bahwa emisivitas (daya pancar) merupakan karakteristik suatu materi, yang menunjukkan perbandingan daya yang dipancarkan per satuan luas oleh suatu permukaan terhadap daya yang dipancarkan benda hitam pada temperatur yang sama. Sementara itu, absorptansi (daya serap) merupakan perbandingan fluks pancaran atau fluks cahaya yang diserap oleh suatu benda terhadap fluks yang tiba pada benda itu.

Idealnya benda hitam digambarkan oleh suatu rongga hitam dengan lubang kecil, seperti gambar di bawah ini.

Contoh benda hitam ideal
Sumber: BSE

Sekali suatu cahaya memasuki rongga itu melalui lubang tersebut, berkas itu akan dipantulkan berkali-kali di dalam rongga tanpa sempat keluar lagi dari lubang tadi. Setiap kali dipantulkan, sinar akan diserap dinding-dinding berwarna hitam. Benda hitam akan menyerap cahaya sekitarnya jika suhunya lebih rendah daripada suhu sekitarnya dan akan memancarkan cahaya ke sekitarnya jika suhunya lebih tinggi daripada suhu sekitarnya. Benda hitam yang dipanasi sampai suhu yang cukup tinggi akan tampak membara. Lubang hitam (black hole) merupakan contoh benda hitam yang ideal dalam kehidupan sehari-hari. 

Nah demikian uraian singkat dari Mafia Online tentang pengertian radiasi panas dan benda hitam. Mohon maaf jika ada kata yang salah dalam postingan ini. Salam Mafia => Kita pasti bisa.