Llei de Stefan-Boltzmann

La llei de Stefan-Boltzmann estableix que la irradiància, o intensitat d'energia total emesa per radiació, ${\textstyle I}$, per part d'un cos negre és proporcional a la quarta potència de la temperatura absoluta, ${\textstyle T}$, del cos negre.^[1]

Matemàticament es pot expressar com:

$${\displaystyle I=\sigma \cdot T^{4}\,}$$

on ${\textstyle \sigma }$ és la constant de Stefan-Boltzmann (${\displaystyle \sigma =5,670\,373\,(21)\times 10^{-8}\mathrm {\frac {W}{m^{2}\cdot K^{4}}} }$).^[2]

La irradiància es mesura en el sistema internacional en W/m², i es defineix com la relació entre el flux radiant, o potència de radiació, respecte de la superfície sobre la qual incideix.

Emissivitat de diferents materials a 300 K (27 °C)^[3]

Material	Emissivitat, ${\displaystyle \epsilon }$
Aigua	0,95 - 0,963
Alumini, anoditzat	0,77
Alumini, paper	0,04
Argent, polit	0,02 - 0,03
Argent, oxidat	0,04
Asfalt	0,93
Pedra calissa	0,90 - 0,93
Coure, polit	0,023 - 0,052
Coure, oxidat	0,78
Gel	0,966 - 0,985
Guix	0,98
Formigó	0,63 - 0,85
Marbre blanc	0,95
Neu	0,985
Or polit	0,025
Paper offset	0,55
Pintura a l'oli	0,92 - 0,96
Maó	0,75 - 0,93
Vidre, llis	0,92 - 0,94

La irradiància d'una superfície real és menor que la d'un cos negre, que és una substància hipotètica, a la mateixa temperatura i és expressada per:

$${\displaystyle I=\epsilon \cdot \sigma \cdot T^{4}\,}$$

on ${\textstyle \epsilon }$ és una propietat radiativa de la superfície denominada emissivitat o poder emissiu. Amb valors entre 0 i 1, aquesta propietat proporciona una mesura de l'eficiència amb què una superfície emet energia en relació amb un cos negre, el qual té ${\textstyle \epsilon =1}$. Això depèn marcadament del material de la superfície i de l'acabat, i de la temperatura. Així els metalls polits, tenen baixa emissivitat (argent polit 0,02-0,03; or polit 0,025; paper d'alumini 0,04; etc.) per la qual cosa són bons aïllants de la radiació; d'altres materials són molt bons emissors de radiació (gel 0,988-0,985; marbre blanc 0,95; aigua 0,95-0,963; etc.)