При температуре, близкой к нулю, испускательная способность тел также стремится к нулю. Поэтому стенки камеры не излучают, а только поглощают падающее на них излучение нагретого шарика (Рис. 1).
Рисунок 1
Напомним, что энергетической светимостью малой плоской поверхности называется количество энергии, излучаемой в единицу времени с единицы площади по всем направлениям в пределах телесного угла 2π. Энергетическая светимость R абсолютно чёрного тела определяется законом Стефана — Больцмана:
(1) |
где T — абсолютная температура поверхности, а σ — постоянная Стефана — Больцмана.
Полагая, что шарик обладает свойствами абсолютно чёрного тела, находим количество энергии, излучаемой со всей поверхности шарика в единицу времени по всем направлениям
(2) |
Изменение внутренней энергии излучающего шарика за время dt составит
(3) |
где dT — изменение температуры шарика. Знак минус учитывает тот факт, что dT < 0. Используя плотность, находим массу шарика:
(4) |
Из закона сохранения энергии следует, что
(5) |