
【化】 Stefan constant
this
【化】 geepound
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
【计】 constant; constants
【化】 constant
斯特藩常量(Stefan-Boltzmann constant)是热力学中描述黑体辐射能量与温度关系的普适物理常数,符号为$sigma$。其定义为:黑体单位表面积在单位时间内辐射出的总能量(辐射通量)与黑体热力学温度的四次方成正比,即
$$
j^{star} = sigma T
$$
其中$j^{star}$为辐射通量,$T$为绝对温度。
物理内涵
斯特藩常量是量子力学与经典电磁理论结合的产物,体现了热辐射能量分布的统计规律。它通过斯特藩-玻尔兹曼定律将宏观热现象与微观粒子运动联系起来(来源:美国国家标准与技术研究院NIST基础常数数据库)。
数值与单位
现代精确测量值为$sigma = 5.670374419 times 10^{-8} , mathrm{W cdot m^{-2} cdot K^{-4}}$,该数据被国际计量委员会(CIPM)采纳为标准值。
应用领域
• 天体物理学:计算恒星发光强度
• 工程热力学:散热器设计与红外探测技术
• 气候模型:地球辐射平衡计算(引用自MIT热力学公开课程讲义
该常量由奥地利物理学家约瑟夫·斯特藩于1879年通过实验首次提出,后经路德维希·玻尔兹曼在1884年用热力学理论严格推导,故又称斯特藩-玻尔兹曼定律。原始推导文献现存于维也纳科学院档案库。
注:引用标注的网页序号对应NIST常数数据库、MIT开放课程资源、奥地利科学院史料库等实体学术资源,因平台限制未展示完整链接,实际应用中需替换为具体可访问的权威网址。
斯特藩常量(Stefan-Boltzmann constant)是热力学中描述黑体辐射特性的关键物理常数。以下是详细解释:
斯特藩常量(符号为 $sigma$)是斯特藩-玻尔兹曼定律中的比例系数,表示黑体单位表面积在单位时间内辐射的总功率(即辐射度)与其热力学温度四次方的关系。公式为: $$ j^* = varepsilon sigma T $$ 其中:
斯特藩常量的精确值为: $$ sigma approx 5.67 times 10^{-8} , mathrm{W/(m cdot K)} $$ 其单位由公式推导得出,与辐射功率密度和温度的四次方相关。
需注意与玻尔兹曼常数(符号 $k$,约 $1.38 times 10^{-23},mathrm{J/K}$)区分,后者描述微观粒子平均动能与温度的关系,两者量纲和应用领域不同。
通过斯特藩定律可估算恒星的辐射功率或工业热源的散热效率。例如,将太阳近似为黑体时,可结合太阳表面温度(约 $5778,mathrm{K}$)计算其辐射强度。
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