這是什麼
史蒂芬-波茲曼輻射功率計算器可算出一個表面所輻射出的總熱功率。根據史蒂芬-波茲曼定律,物體所放出的功率與其絕對溫度的四次方成正比,再乘上表面的發射率與面積。這是一個通用的物理工具,適用於恆星、加熱的金屬、建築外牆、人體,以及任何會放出輻射的物體。
使用方法
輸入三個數值:發射率(無單位,介於 0(完美反射體)到 1(理想黑體)之間)、以平方公尺(m²)為單位的表面積,以及以克耳文(K)為單位的絕對溫度。請記得將攝氏溫度換算成克耳文,方法是加上 273.15。計算器會回傳以瓦特(W)為單位的輻射功率。
公式說明
方程式為
P = \varepsilon · \sigma · A · T^{4}
其中 P 為輻射功率(瓦特),\varepsilon 為發射率,\sigma 為史蒂芬-波茲曼常數(5.670374419 × 10^{-8}\ W·m^{-2}·K^{-4}),A 為面積(平方公尺),T 為絕對溫度(克耳文)。由於溫度被提升到四次方,當 T 加倍時,輻射功率會增為 16 倍。
實例演算
以人體皮膚為例,溫度 305 K、面積 1.8 m²、發射率 0.98:T^{4} = 305^{4} = 8,653,650,625。則
P = 0.98 × 5.670374419 × 10^{-8} × 1.8 × 8,653,650,625 ≈ 865.6\ W
這是向外輻射的總量;若要計算對環境的淨損失,還需扣除從周遭環境吸收回來的輻射。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
為什麼要用克耳文而不是攝氏?
這個定律使用的是絕對溫度;若用攝氏會得到毫無意義的結果,因為 \(T^{4}\) 需要一個具有真正零點的溫標。
什麼是發射率?
它衡量一個表面相較於完美黑體的輻射效率。拋光金屬的數值很低(約 0.05);皮膚、水與霧面塗料則接近 0.95~0.98。
這是淨熱損失嗎?
不是。這是放出的總功率。淨輻射交換為 \(P_{\text{net}} = \varepsilon \sigma A (T^{4} - T_{\text{環境}}^{4})\)。