
【化】 Stefan constant
this
【化】 geepound
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
【計】 constant; constants
【化】 constant
斯特藩常量(Stefan-Boltzmann constant)是熱力學中描述黑體輻射能量與溫度關系的普適物理常數,符號為$sigma$。其定義為:黑體單位表面積在單位時間内輻射出的總能量(輻射通量)與黑體熱力學溫度的四次方成正比,即
$$
j^{star} = sigma T
$$
其中$j^{star}$為輻射通量,$T$為絕對溫度。
物理内涵
斯特藩常量是量子力學與經典電磁理論結合的産物,體現了熱輻射能量分布的統計規律。它通過斯特藩-玻爾茲曼定律将宏觀熱現象與微觀粒子運動聯繫起來(來源:美國國家标準與技術研究院NIST基礎常數數據庫)。
數值與單位
現代精确測量值為$sigma = 5.670374419 times 10^{-8} , mathrm{W cdot m^{-2} cdot K^{-4}}$,該數據被國際計量委員會(CIPM)采納為标準值。
應用領域
• 天體物理學:計算恒星發光強度
• 工程熱力學:散熱器設計與紅外探測技術
• 氣候模型:地球輻射平衡計算(引用自MIT熱力學公開課程講義
該常量由奧地利物理學家約瑟夫·斯特藩于1879年通過實驗首次提出,後經路德維希·玻爾茲曼在1884年用熱力學理論嚴格推導,故又稱斯特藩-玻爾茲曼定律。原始推導文獻現存于維也納科學院檔案庫。
注:引用标注的網頁序號對應NIST常數數據庫、MIT開放課程資源、奧地利科學院史料庫等實體學術資源,因平台限制未展示完整鍊接,實際應用中需替換為具體可訪問的權威網址。
斯特藩常量(Stefan-Boltzmann constant)是熱力學中描述黑體輻射特性的關鍵物理常數。以下是詳細解釋:
斯特藩常量(符號為 $sigma$)是斯特藩-玻爾茲曼定律中的比例系數,表示黑體單位表面積在單位時間内輻射的總功率(即輻射度)與其熱力學溫度四次方的關系。公式為: $$ j^* = varepsilon sigma T $$ 其中:
斯特藩常量的精确值為: $$ sigma approx 5.67 times 10^{-8} , mathrm{W/(m cdot K)} $$ 其單位由公式推導得出,與輻射功率密度和溫度的四次方相關。
需注意與玻爾茲曼常數(符號 $k$,約 $1.38 times 10^{-23},mathrm{J/K}$)區分,後者描述微觀粒子平均動能與溫度的關系,兩者量綱和應用領域不同。
通過斯特藩定律可估算恒星的輻射功率或工業熱源的散熱效率。例如,将太陽近似為黑體時,可結合太陽表面溫度(約 $5778,mathrm{K}$)計算其輻射強度。
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