PROFILPELAJAR.COM

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

Пло́тность эне́ргии — скалярная физическая величина, количество энергии на единицу объёма. Может обозначаться буквами $w$ , $u$ , $\rho _{E}$ и другими. В СИ измеряется в Дж/м³.

Плотность энергии упругого тела

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

w={\frac {1}{2}}\tau _{ij}\varepsilon _{ij}={\frac {1}{2}}c_{ijkl}\varepsilon _{ij}\varepsilon _{kl}

где $\varepsilon _{ij}$ — тензор деформации, $\tau _{ij}$ — тензор напряжений, $c_{ijkl}$ — тензор упругости.

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

w={\frac {E\varepsilon ^{2}}{2}}

где $\varepsilon$ — относительная деформация, $E$ — модуль Юнга.

Плотность энергии идеального газа

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

w={\frac {1}{\gamma -1}}p={\frac {1}{\gamma -1}}nkT={\frac {1}{\gamma -1}}\nu RT={\frac {1}{\gamma -1}}{\frac {\rho }{M}}RT

,

где $p$ — давление газа, $\gamma$ — показатель адиабаты, $n$ — число молекул в единице объёма, $k$ — постоянная Больцмана, $T$ — абсолютная температура, $\nu$ — молярная плотность, $R$ — газовая постоянная, $\rho$ — плотность, $M$ — молярная масса.

Плотность энергии фотонного газа

Плотность энергии фотонного газа (равновесного излучения абсолютно чёрного тела), имеющего температуру $T$ , равна:

w=\left({\frac {\pi ^{2}k^{4}}{15c^{3}\hbar ^{3}}}\right)T^{4}={\frac {4}{c}}\sigma T^{4}

, где σ — постоянная Стефана — Больцмана.

Здесь $\hbar$ — редуцированная постоянная Планка, $c$ — скорость света в вакууме.

Плотность энергии в теории относительности

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

Плотность электромагнитной энергии

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

В СИ:

w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{2}}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{2}}

;

В СГС:

w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{8\pi }}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{8\pi }}

,

где $\mathbf {E}$ — напряжённость электрического поля, $\mathbf {H}$ — напряжённость магнитного поля, $\mathbf {D}$ — вектор электрической индукции, $\mathbf {B}$ — вектор магнитной индукции.

Плотность энергии различных систем

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)	0,0042	1,167	0,0042	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^[10]			0,1
Ионистор	0,03^[11]	6,17	0,032 (MAXWELL K2)
Керамический конденсатор			0,003^[12]
Электролитический конденсатор	0,000 639	0,1775	0,00083
Плёночный конденсатор	0,000 180^[13]	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 %

Примечания

↑ untitled (неопр.). Дата обращения: 7 февраля 2010. Архивировано 16 мая 2011 года.
↑ Характеристики генератора GESAN DC 1400 — электростанции и генераторы от компании свэл дизельные генераторные установки (неопр.). Дата обращения: 12 февраля 2010. Архивировано 3 ноября 2013 года.
↑ Бензиновый генератор EP-15000TE (Honda) Купить, Europower | Бензиновые генераторы свыше 6.5кВт Продажа (неопр.). Дата обращения: 12 февраля 2010. Архивировано из оригинала 28 августа 2009 года.
↑ Бензиновый генератор для похода и рыбалки (инвертор) EPSi1000 1кВт Купить, Europower | Бензиновые генераторы до 6,5 кВт Продажа (неопр.). Дата обращения: 16 марта 2014. Архивировано 16 марта 2014 года.
↑ Hymera Generator - Products & Supply > Industrial Products > Hymera | BOConline UK (неопр.). Дата обращения: 9 мая 2014. Архивировано 12 мая 2014 года.
↑ Duracell PROCELL: The Chemistries: Silver Oxide (неопр.). Дата обращения: 8 февраля 2010. Архивировано из оригинала 20 декабря 2009 года.
↑ Non rechargeable lithium (неопр.). Дата обращения: 7 февраля 2010. Архивировано 29 апреля 2014 года.
↑ 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
↑ Для аккумулятора 190 А·ч http://www.aktex.ru/ Архивная копия от 25 февраля 2010 на Wayback Machine
↑ Архивная копия от 25 июля 2015 на Wayback Machine
↑ http://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf (недоступная ссылка)
↑ Murata has developed the world’s Smallest 1.6×0.8mm Size 10μF Monolithic Ceramic Capacitor Rated at 25V (неопр.). Murata Manufacturing Co., Ltd (2010). Дата обращения: 14 сентября 2010. Архивировано из оригинала 23 августа 2010 года.
↑ Для конденсатора 947C471K102CDMS ёмкостью 470мкФ x 1кВ массой 1.3 кг, http://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd (недоступная ссылка)

См. также

[1] untitled (неопр.). Дата обращения: 7 февраля 2010. Архивировано 16 мая 2011 года.

[2] Характеристики генератора GESAN DC 1400 — электростанции и генераторы от компании свэл дизельные генераторные установки (неопр.). Дата обращения: 12 февраля 2010. Архивировано 3 ноября 2013 года.

[3] Бензиновый генератор EP-15000TE (Honda) Купить, Europower | Бензиновые генераторы свыше 6.5кВт Продажа (неопр.). Дата обращения: 12 февраля 2010. Архивировано из оригинала 28 августа 2009 года.

[4] Бензиновый генератор для похода и рыбалки (инвертор) EPSi1000 1кВт Купить, Europower | Бензиновые генераторы до 6,5 кВт Продажа (неопр.). Дата обращения: 16 марта 2014. Архивировано 16 марта 2014 года.

[5] Hymera Generator - Products & Supply > Industrial Products > Hymera | BOConline UK (неопр.). Дата обращения: 9 мая 2014. Архивировано 12 мая 2014 года.

[6] Duracell PROCELL: The Chemistries: Silver Oxide (неопр.). Дата обращения: 8 февраля 2010. Архивировано из оригинала 20 декабря 2009 года.

[7] Non rechargeable lithium (неопр.). Дата обращения: 7 февраля 2010. Архивировано 29 апреля 2014 года.

[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/ Архивная копия от 25 февраля 2010 на Wayback Machine

[10] Архивная копия от 25 июля 2015 на Wayback Machine

[11] ttp://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf (недоступная ссылка)

[12] Murata has developed the world’s Smallest 1.6×0.8mm Size 10μF Monolithic Ceramic Capacitor Rated at 25V (неопр.). Murata Manufacturing Co., Ltd (2010). Дата обращения: 14 сентября 2010. Архивировано из оригинала 23 августа 2010 года.

[13] Для конденсатора 947C471K102CDMS ёмкостью 470мкФ x 1кВ массой 1.3 кг, http://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd (недоступная ссылка)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

PROFILPELAJAR.COM

Плотность энергии

Содержание

Плотность энергии упругого тела

Плотность энергии идеального газа

Плотность энергии фотонного газа

Плотность энергии в теории относительности

Плотность электромагнитной энергии

Плотность энергии различных систем

Примечания

См. также

Read other articles:

Kampung Adat Nagari Sijunjung

羅生門 (電影)

Izumi-ku, Sendai

Menachem Begin

Historicity of the Book of Mormon

Рыбинская каланча

Zbigniew Boniek

Unione Sportiva Ravenna 1989-1990

Diabolo menthe

Concor

俄亥俄州

Sky Rocket II

土库曼斯坦总统

Inventec

Go (game)

Murom

Captain Underpants

Morocco Tennis Tour 2008

Tametraline

Diapause