A lei Stefan-Boltzmann é uma lei física. Descreve a relação entre a radiação de calor emitida por um corpo negro e a sua temperatura.
Qualquer corpo com uma temperatura acima de zero absoluto, isto é, acima de 0 K ou -273,15 °C, emite radiação térmica. De acordo com a lei Stefan-Boltzmann, a potência irradiada é proporcional ao produto do tamanho da superfície e da quarta potência da temperatura do corpo negro. Isto significa que a duplicação da temperatura do corpo negro resulta num aumento da potência térmica irradiada por um factor de 16.
A lei Stefan-Boltzmann aplica-se apenas a um corpo negro. Este é um corpo idealizado, no qual a absorção completa, ou seja a absorção da radiação incidente tem lugar. Ao mesmo tempo, a emissão, ou seja, a libertação, da radiação térmica deste corpo é independente do seu estado superficial e do material. A ligação entre absorção e emissão é conhecida como a lei de radiação de Kirchhoff.
As propriedades de um corpo negro não podem ser realizadas na realidade porque não existem materiais que absorvam completamente a radiação electromagnética e emitam radiação térmica independentemente da natureza da superfície. Para observar corpos reais, a lei Stefan-Boltzmann é, portanto, multiplicada por um parâmetro material. Dependendo de se considerar a radiação absorvida ou emitida de um corpo, este é o coeficiente de absorção ou o coeficiente de emissão. Assume-se que o comportamento de absorção e emissão é independente do comprimento de onda da radiação e da direcção da radiação. Um corpo que cumpre estas propriedades é chamado um corpo cinzento.
Se um corpo está em equilíbrio térmico com o seu ambiente, a emissão e absorção de calor ocorrem à mesma velocidade. A intensidade de radiação de um corpo aumenta com o aumento da temperatura de acordo com a lei Stefan-Boltzmann. Se um corpo quente estiver num ambiente frio, o corpo irradia mais calor do que aquele que pode absorver. O corpo arrefece e o ambiente aquece. Inversamente, um corpo frio aquece num ambiente quente porque o corpo absorve mais energia radiante do que pode emitir para o ambiente.
A radiação de calor, que não é visível ao olho humano, pode ser detectada por câmaras de infravermelhos. A intensidade da radiação térmica detectada é exibida com a ajuda de diferentes cores de imagem. Isto permite tirar conclusões sobre a temperatura das superfícies dos componentes. Este processo é chamado termografia.
Stefan-Boltzmann law