Номер 3, страница 193 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

3. Что выражает закон Стефана - Больцмана?

Закон Стефана-Больцмана — это фундаментальный закон физики, описывающий мощность теплового излучения, испускаемого нагретым телом. Он устанавливает связь между полной энергией, излучаемой с единицы поверхности тела в единицу времени, и его температурой.

В наиболее простой форме, для идеализированного объекта, называемого абсолютно чёрным телом, закон гласит, что интегральная излучательная способность (энергетическая светимость) $R_e$ прямо пропорциональна четвёртой степени его абсолютной температуры $T$. Математически это выражается формулой:

$R_e = \sigma T^4$

где:

• $R_e$ — энергетическая светимость, то есть мощность, излучаемая с единицы площади поверхности. Измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).
• $\sigma$ — постоянная Стефана–Больцмана, константа, равная приблизительно $5.67 \times 10^{-8} \text{ Вт}/(\text{м}^2 \cdot \text{К}^4)$.
• $T$ — абсолютная термодинамическая температура поверхности тела, измеряемая в кельвинах (К).

Полная мощность излучения $P$ тела с площадью поверхности $S$ определяется как:

$P = R_e \cdot S = \sigma S T^4$

Абсолютно чёрное тело — это физическая модель, тело, которое поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение. Такое тело является также идеальным излучателем.

Для реальных объектов, которые не являются абсолютно чёрными (их называют серыми телами), закон модифицируется введением коэффициента излучения (или степени черноты) $\epsilon$. Этот коэффициент является безразмерной величиной в диапазоне от 0 до 1, который показывает, насколько хорошо тело излучает энергию по сравнению с абсолютно чёрным телом при той же температуре. Для абсолютно чёрного тела $\epsilon = 1$.

Для серого тела формула выглядит так:

$R_e = \epsilon \sigma T^4$

Таким образом, закон Стефана-Больцмана выражает чрезвычайно сильную зависимость мощности теплового излучения от температуры. Увеличение температуры в 2 раза приводит к увеличению мощности излучения в $2^4 = 16$ раз. Этот закон имеет огромное значение в астрофизике (для определения температуры звёзд), теплотехнике, климатологии и многих других областях науки и техники.

Ответ: Закон Стефана-Больцмана выражает зависимость полной мощности теплового излучения, испускаемого с единицы поверхности тела, от его температуры. Эта мощность прямо пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры тела.