Плотность энергии

Пло́тность эне́ргии — скалярная физическая величина, количество энергии на единицу объёма. Может обозначаться буквами , , и другими. В СИ измеряется в Дж/м3.

Плотность энергии
Размерность L−1M+1T−2
Единицы измерения
СИ Дж/м3
Примечания
скалярная величина

Плотность энергии упругого телаПравить

При линейной деформации плотность энергии, запасаемая упругим телом, равна:

 

где   — тензор деформации,  тензор напряжений,   — тензор упругости.

В простейшем случае (сжатие-растяжение) плотность упругой энергии равна

 

где   — относительная деформация,   — модуль Юнга.

Плотность энергии идеального газаПравить

Плотность энергии идеального газа может быть вычислена через давление, либо через молекулярную/молярную плотность и температуру:

 

где:

  — показатель адиабаты;
  — число молекул в единице объёма;
  — постоянная Больцмана;
  — абсолютная температура;
  — молярная плотность;
  — газовая постоянная;
  — плотность;
  — молярная масса.

Плотность энергии фотонного газаПравить

Плотность энергии фотонного газа (равновесного излучения абсолютно чёрного тела), имеющего температуру  , равно:

 , где σ — постоянная Стефана — Больцмана.

Плотность энергии в теории относительностиПравить

В специальной теории относительности плотность энергии является  -компонентой тензора энергии-импульса.

Плотность электромагнитной энергииПравить

Плотность энергии электромагнитного поля может быть выражена через параметры электрического и магнитного полей.

В СИ:  ;

В СГС:  .

Плотность энергии различных системПравить

В таблице приведена плотность энергии замкнутых систем, включая дополнительные внешние компоненты, такие как окислители или источники тепла, но исключая энергию покоя системы в конечном состоянии. 1 МДж ≈ 278 Вт·ч.

Плотность энергии
Название Плотность энергии на единицу массы (МДж/кг) Плотность энергии на единицу массы (Вт⋅ч/кг) Плотность энергии на единицу объёма (МДж/л) Практическая эффективность использования %
Аннигиляция материя + антиматерия до 89 875 517 873,681 764 (точно) ≈ 9⋅1010 24 965 421 631 578,26(7) ≈ 25⋅1012 Зависит от вступающих в реакцию частиц, электроны и позитроны аннигилируют полностью, при аннигиляции барионов часть энергии в конечном счёте уносят нейтрино
Слияние ядер водорода 645 000 000 179 310 000 000 ~1–10⋅1012
(в ядре Солнца)
Реакция дейтерий-тритий 337 000 000 93 686 000 000
Уран-235, используемый в ядерном оружии 88 250 000 24 533 500 000 1 681 000 000
Природный уран (99,3 % U-238, 0,7 % U-235) в реакторе на быстрых нейтронах 86 000 000 23 908 000 000 [50 %]
Тепловая энергия от α-распада плутония-238 2 200 000[1] 611 600 000 43 648 000
Кинетическая энергия спутника Земли на низкой орбите 33 9 167
Дизельное топливо в мощной дизельной электростанции (без учёта массы генератора) 20,1[2] 5 583 47 %
Бензин (без учёта массы генератора) 8,1—10,5[3][4] 2250—2917 19—24 %
Супермаховик 1,8 500 98%
теплоёмкость воды(на 1 градус) 4,2 1167 4,2 45%
Генератор на водородном топливном элементе, без учёта массы конструкции 12[5] 3000
Серебряно-цинковый аккумулятор 0,47[6] 130,6 1,8
Литий-ионный аккумулятор 0,46—0,72[7] 128—200 2
Ni-MH-аккумулятор формата AA ёмкостью 2000 мА·ч 0,33 92 1,24
Тяговый свинцово-кислотный аккумулятор 0,17[8] 47
Пусковой свинцово-кислотный аккумулятор 0,1368[9] 38 0,337
Сжатый воздух 0,07-0,18 60%
Накопители на сверхпроводящих магнитах 0,1
Ионистор 0,03[10] 6,17 0,032 (MAXWELL K2)
Керамический конденсатор 0,003[11]
Электролитический конденсатор 0,000 639 0,1775 0,00083
Плёночный конденсатор 0,000 180[12] 0,05 0,0025 (maxwell CM-3)
Гравитационный аккумулятор (груз 1 кг на высоте 1 м) 0,000 009 8 0,0027 0,0001 для свинца
Взведенная часовая пружина 0,0003 0,083 0,0006
Название Плотность энергии на единицу массы (МДж/кг) Плотность энергии на единицу массы (Вт⋅ч/кг) Плотность энергии на единицу объёма (МДж/л) Практическая эффективность использования %

ПримечанияПравить

  1. untitled
  2. Характеристики генератора GESAN DC 1400 — электростанции и генераторы от компании свэл дизельные генераторные установки
  3. Бензиновый генератор EP-15000TE (Honda) Купить, Europower | Бензиновые генераторы свыше 6.5кВт Продажа (недоступная ссылка). Дата обращения: 12 февраля 2010. Архивировано 28 августа 2009 года.
  4. Бензиновый генератор для похода и рыбалки (инвертор) EPSi1000 1кВт Купить, Europower | Бензиновые генераторы до 6,5 кВт Продажа
  5. Hymera Generator - Products & Supply > Industrial Products > Hymera | BOConline UK
  6. Duracell PROCELL: The Chemistries: Silver Oxide (недоступная ссылка). Дата обращения: 8 февраля 2010. Архивировано 20 декабря 2009 года.
  7. Non rechargeable lithium
  8. Для аккумулятора 425 А·ч 6 В http://www.cleantorg.ru/catalog/access/access_bat/nba/good140/ Архивная копия от 28 марта 2009 на Wayback Machine
  9. Для аккумулятора 190 А·ч http://www.aktex.ru/
  10. http://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf (недоступная ссылка)
  11. Murata has developed the world’s Smallest 1.6×0.8mm Size 10μF Monolithic Ceramic Capacitor Rated at 25V (недоступная ссылка). Murata Manufacturing Co., Ltd (2010). Дата обращения: 14 сентября 2010. Архивировано 23 августа 2010 года.
  12. Для конденсатора 947C471K102CDMS ёмкостью 470мкФ x 1кВ массой 1.3 кг, http://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd (недоступная ссылка)

См. такжеПравить