حاسبة الاستطاعة الإشعاعية لستيفان بولتزمان

أدخلوا درجة الحرارة المطلقة بوحدة kelvin، فتقيّم الأداة M = σT⁴ باستعمال الثابت 5.670374419 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴). تظهر النتيجة بوحدة الواط لكل متر مربع، ولذلك لا يلزم إدخال المساحة أو معامل الإصدار. تفيد الأداة في البصريات والإشعاع الحراري وتمارين الفلك واختبارات البرمجيات القابلة للتكرار. الحساب في المتصفح مجاني، أما طلب API الناجح فتكلفته $0.002. تتحقق الأداة من المدخلات وتتيح لكم اختيار دقة التقريب.

فهم الاستطاعة الإشعاعية للجسم الأسود

الاستطاعة الإشعاعية السطحية هي القدرة الإشعاعية الخارجة من سطح مقسومة على مساحة ذلك السطح، ووحدتها في النظام الدولي W/m². في الجسم الأسود المثالي يخضع الإصدار الكلي، بعد تكامله على جميع الأطوال الموجية والاتجاهات، لقانون ستيفان بولتزمان: تساوي M حاصل ضرب sigma في T مرفوعة إلى القوة الرابعة. تمثل T درجة الحرارة المطلقة بوحدة kelvin، وتساوي sigma مقدار 5.670374419 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴). تجعل القوة الرابعة العلاقة شديدة اللاخطية؛ فمضاعفة الحرارة المطلقة تزيد الاستطاعة الإشعاعية ست عشرة مرة. تحسب هذه الأداة المقدار لكل وحدة مساحة، ولا تحسب القدرة الكلية. لا تطلب المساحة لأن النتيجة منسوبة أصلًا إلى المتر المربع، ولا تطلب معامل الإصدار لأن قيمته للجسم الأسود تساوي واحدًا بالتعريف. للحصول على القدرة الكلية لسطح مثالي، اضربوا النتيجة في مساحته. ولتمثيل سطح رمادي حقيقي، طبّقوا أيضًا معامل إصدار مناسبًا. تتضمن الاستجابة الحرارة المعيارية والثابت المستعمل والاستطاعة والدقة والصيغة والوحدة، فتظل النتيجة مفهومة حتى عند حفظها خارج الصفحة.

إدخال الحرارة وقراءة النتيجة

أدخلوا الحرارة على مقياس kelvin المطلق. لا يجوز استعمال قيم Celsius أو Fahrenheit كما هي، لأن قانون القوة الرابعة يتطلب حرارة مقاسة انطلاقًا من الصفر المطلق. فمثلًا، الغرفة القريبة من 27 °C تكون عند نحو 300 K؛ لذا أدخلوا 300 لا 27. اسم الحقل الأساسي هو temperature، وتُقبل أيضًا التسميتان T وkelvin. يقبل النموذج الرياضي القيمة 0 K ويعطي استطاعة صفرية. تُرفض الحرارة السالبة والقيم المفقودة والنصوص غير العددية وInfinity وNaN لمنع النتائج المضللة. يحدد الحقل الاختياري precision عدد المنازل العشرية من صفر إلى خمس عشرة، والقيمة الافتراضية ست منازل. يؤثر التقريب في العرض فقط ولا يغير قيمة الثابت الفيزيائي. تذكروا أن W/m² قدرة لكل مساحة. فالنتيجة 459.300328 W/m² عند 300 K تعني أن كل متر مربع من سطح الجسم الأسود المثالي يصدر هذه القدرة؛ ولا تعني أن جسمًا بأي حجم يصدر إجمالًا 459.300328 watt. تحتاج المساحة والهندسة وعوامل الرؤية والإشعاع الوارد من الوسط إلى حسابات إضافية.

الاستخدام المسؤول في البصريات والتحليل الحراري

تلائم الأداة تمارين الجسم الأسود والمقارنات السريعة بين درجات الحرارة وإنشاء قيم مرجعية لبرمجيات القياس الإشعاعي والتقديرات الأولية التي تفترض بوضوح باعثًا مثاليًا. في البصريات، توفر الاستطاعة الإشعاعية مقدارًا متكاملًا يمكن استعماله قبل دراسة التوزيع الطيفي بقانون Planck. كما تفيد في اختبار الشيفرة، لأن الثابت المنشور والحساب الحتمي يضمنان إنتاج JSON نفسه لكل مدخل صالح مماثل. لكن الاستطاعة الإشعاعية السطحية ليست الاستطاعة الطيفية ولا الإشعاعية الاتجاهية ولا التشعيع الوارد ولا الاستطاعة الضوئية ولا القدرة الكلية؛ فلكل مقدار تعريف ووحدة مختلفان. تكامل الأداة الإصدار المثالي على الأطوال الموجية ونصف الكرة الخارج، لكنها لا تصف توزيعه الطيفي أو الزاوي. غالبًا ما يكون معامل إصدار المواد الحقيقية أقل من واحد، وقد يتغير مع الطول الموجي والحرارة وتشطيب السطح والاتجاه. وقد تتطلب مسائل انتقال الحرارة تبادلًا صافيًا يعتمد فرق القوتين الرابعة لحرارة السطح والوسط. لذلك تعاملوا مع النتيجة بوصفها مرجعًا مثاليًا، لا تصميمًا حراريًا كاملًا. استخدموا خصائص مواد موثقة ونموذج تبادل مناسبًا في القرارات الحرجة. الاستخدام في المتصفح مجاني، وتكلفة طلب API الناجح $0.002.