Radiasi adalah perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi energi berpindah dengan cara merambat tanpa memerlukan medium (zat perantara). Dengan cara radiasilah energi matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa sejauh lebih dari seratus juta kilometer.

Benda yang panas ada yang berpijar (memancarkan cahaya), ada juga yang tidak berpijar. Keduanya memancarkan (meradiasikan) energi (kalor) dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang atau frekuensi. Dalam hal benda itu berpijar, sebagian gelombang-gelombang elektromagnetik itu tampak oleh mata. Sebagian lagi tidak tampak. Dalam hal benda tidak pijar, benda itu hanya hanya memancarkan gelombang-gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata. Apabila pancaran mengenai permukaan benda, sebagian energi dipantulkan, sebagian lagi diserap (diabsorpsi). Kadang-kadang ada sebagian energi pancaran itu diteruskan melalui benda.

Benda hitam merupakan penyerap radiasi yang baik sehingga disebut radiator. Di bidang ilmu faal dikatakan bahwa panas tubuh yang melakukan radiasi ke dalam udara di mana sebelumnya telah memperoleh panas dari lingkungan. Du Bois dalam eksperimennya mendapatkan bahwa lingkungan mempunyai temperatur 230C yang menyebabkan sebagian besar tubuh akan kehilangan panas secara radiasi. Sedangkan pada suhu 340C, tubuh tidak melakukan radiasi.

Dua buah bola lampu dihubungkan dengan pipa U berisi alkohol yang diberi warna. Bola lampu A dihitamkan, sedangkan bola lampu B tidak. Bila pancaran kalor jatuh pada bola A, tekanan gas di dalam bola A, bertambah besar dan permukaan alkohol di bawah B akan naik.

Bila A dan B bersama-sama diberi pancaran kalor, permukaan alkohol di bawah A tetap turun dan permukaan alkohol di bawah B naik. Hal ini menunjukkan bahwa bola hitam menyerap kalor lebih banyak daripada bola lampu yang tidak dihitamkan.

Benda yang permukaannya hitam kusam memancarkan atau menyerap kalor lebih baik dari pada benda yang permukaannya putih mengkilap

Banyaknya kalor yang dipancarkan tiap satuan luas, tiap satuan waktu :

dapat dinyatakan dengan :

                                    W = e . τ  . T⁴                                                                          (1.5.3)

Dengan :

W = energi kalor tiap satuan luas tiap satuan waktu (Watt/m² K)

e = emisivitas, besarnya tergantung sifat permukaan benda.

τ = konstanta stefan - Boltzman = 5,672 10^-8 watt m^-2 K^-4

T = suhu mutlak (K)

Catatan

Untuk benda hitam e = 1, untuk benda bukan hitam 0 < e < 1

Contoh 1.5.9

Jika kita berada di dekat api unggun, berikanlah argumentasi mengapa tubuh kita merasa hangat padahal kita tak terhubung langsung dengan api unggun?

Penyelesaian:

Hangat yang dirasakan tubuh saat berada di dekat api unggun diakibatkan oleh pancaran api unggun tersebut. Peristiwa perpindahan kalor melalui pancaran adalah radiasi, dimana radiasi merupakan proses berpindahnya kalor dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah yang terpisah di dalam ruang.

Contoh 1.5.10

Seutas kawat spiral lampu pijar memiliki luas permukaan 10 mm² dan suhu 300⁰C. Jika kawat pijar dianggap sebagai benda hitam sempurna, analisislah secara deduktif berapakah kalor yang diradiasikan oleh kawat tersebut selama 1 jam? (e = 1, tetapan Stefan-Boltzmann = 5,67 × 10^-8 W/m² K⁴)

Diketahui: A = 10 mm² = 10 × 10^-6 m²

T = 300⁰C + 273 = 573 K, e = 1, σ = 5,67 × 10^-8 W/m² K⁴

t = 1 jam = 60 sekon

Ditanyakan: Q = ...?

Jawaban:

H = = e × σ × A × T⁴

Q = e × σ × A × T⁴ × t

= 1 × 5,67 × 10^-8 × 10 × 10^-6 × (573)⁴ × 60 = 3,667 joule