Energi densitet

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 24 oktober 2021; kontroller kräver 7 redigeringar .
Energi densitet
Dimensionera L -1 M +1 T -2
Enheter
SI J / m 3
Anteckningar
skalär

Energitäthet  är en skalär fysisk storhet, mängden energi per volymenhet . Det kan betecknas med bokstäver , , och andra. I SI mäts det i J/m 3 .

Energitäthet för en elastisk kropp

Under linjär deformation är energitätheten som lagras av en elastisk kropp lika med:

var  är töjningstensorn , är spänningstensorn och  är elasticitetstensorn .

I det enklaste fallet ( kompressionsspänning ) är den elastiska energitätheten

var  är den relativa töjningen ,  är Youngs modul .

Energitäthet för en idealgas

Energitätheten för en idealgas kan beräknas i termer av tryck, eller i termer av molekylär/molär densitet och temperatur:

,

där är gastrycket ,  är den adiabatiska exponenten ,  är antalet molekyler per volymenhet,  är Boltzmann-konstanten ,  är den absoluta temperaturen ,  är den molära densiteten ,  är gaskonstanten ,  är densiteten ,  är den molära massan .

Energitäthet för en fotongas

Energitätheten för en fotongas (jämviktsstrålning från en absolut svart kropp ), som har en temperatur , är lika med:

, där σ är Stefan-Boltzmann-konstanten .

Här är den reducerade Planck-konstanten , är ljusets hastighet i vakuum.

Energitäthet i relativitetsteori

I speciell relativitetsteori är energitätheten -komponenten av energimomentumtensorn .

Densitet av elektromagnetisk energi

Energitätheten för ett elektromagnetiskt fält kan uttryckas i termer av parametrarna för de elektriska och magnetiska fälten.

I SI : ; I GHS: ,

var är den elektriska fältstyrkan , är den magnetiska fältstyrkan , är den elektriska induktionsvektorn , är den magnetiska induktionsvektorn .

Energitäthet för olika system

Tabellen visar energitätheten för slutna system, inklusive ytterligare externa komponenter såsom oxidationsmedel eller värmekällor, men exklusive resten av systemets energi i sluttillståndet. 1 MJ ≈ 278 Wh .

Energi densitet
namn Energitäthet per massenhet (MJ/kg) Energitäthet per massenhet (W⋅h/kg) Energitäthet per volymenhet (MJ/ L ) Praktisk användningseffektivitet %
Materia + antimateria förintelse upp till 89 875 517 873.681 764 (exakt) ≈ 9⋅10 10 24 965 421 631 578.26(7) ≈ 25⋅10 12 Beroende på de reagerande partiklarna, förintas elektroner och positroner fullständigt, med förintelsen av baryoner förs en del av energin i slutändan bort av neutriner
Fusion av vätekärnor 645 000 000 179 310 000 000 ~1–10⋅10 12
(i solens kärna )
Deuterium-tritium reaktion 337 000 000 93 686 000 000
Uran-235 , används i kärnvapen 88 250 000 24 533 500 000 1 681 000 000
Naturligt uran (99,3 % U-238, 0,7 % U-235) i en snabb neutronreaktor 86 000 000 23 908 000 000 [femtio %]
Termisk energi från α-sönderfall av plutonium-238 2 200 000 [1] 611 600 000 43 648 000
Kinetisk energi för en jordsatellit i låg omloppsbana 33 9 167
Dieselbränsle i ett kraftfullt dieselkraftverk (utan att ta hänsyn till generatorns massa) 20.1 [2] 5 583 47 %
Bensin (exklusive generatorvikt) 8,1–10,5 [3] [4] 2250-2917 19-24 %
Supersvänghjul 1.8 500 98 %
värmekapacitet för vatten (per 1 grad) 4,2⋅10 -3 1,167 4,2⋅10 -3 45 %
Vätebränslecellgenerator , utan att ta hänsyn till strukturens massa 12 [5] 3000
Silver-zink ackumulator 0,47 [6] 130,6 1.8
Li-ion batteri 0,46–0,72 [7] 128-200 2
Ni-MH -AA batteri med en kapacitet på 2000 mAh 0,33 92 1.24
Drivblybatteri 0,17 [8] 47
Startbatteri blybatteri 0,1368 [9] 38 0,337
Komprimerad luft 0,07-0,18 60 %
Lagringsenheter baserade på supraledande magneter Arkiverad 25 juli 2015 på Wayback Machine 0,1
Ionistor 0,03 [10] 6.17 0,032 (MAXWELL K2)
Keramisk kondensator 0,003 [11]
Elektrolytkondensator 0,000 639 0,1775 0,00083
Filmkondensator _ 0,000 180 [12] 0,05 0,0025 (maxwell CM-3)
Tyngdkraftsackumulator (belastning 1 kg på en höjd av 1 m) 0,000 009 8 0,0027 0,0001 för bly
Spänd klockfjäder 0,0003 0,083 0,0006
namn Energitäthet per massenhet (MJ/kg) Energitäthet per massenhet (W⋅h/kg) Energitäthet per volymenhet (MJ/ L ) Praktisk användningseffektivitet %

Anteckningar

  1. ↑ utan titel . Hämtad 7 februari 2010. Arkiverad från originalet 16 maj 2011.
  2. ↑ Egenskaper för GESAN DC 1400 generator - kraftverk och generatorer från företagets svel dieselgeneratorer . Datum för åtkomst: 12 februari 2010. Arkiverad från originalet den 3 november 2013.
  3. ↑ Bensingenerator EP-15000TE (Honda) Köp, Europower | Bensingeneratorer över 6,5 kW Rea (otillgänglig länk) . Hämtad 12 februari 2010. Arkiverad från originalet 28 augusti 2009. 
  4. ↑ Bensingenerator för vandring och fiske (inverter) EPSi1000 1kW Köp, Europower | Bensingeneratorer upp till 6,5 kW Rea . Hämtad 16 mars 2014. Arkiverad från originalet 16 mars 2014.
  5. ↑ Hymera Generator - Produkter och försörjning > Industriprodukter > Hymera | BOConline Storbritannien . Hämtad 9 maj 2014. Arkiverad från originalet 12 maj 2014.
  6. ↑ Duracell PROCELL: Kemierna: Silveroxid (länk ej tillgänglig) . Hämtad 8 februari 2010. Arkiverad från originalet 20 december 2009. 
  7. ↑ Icke-uppladdningsbart litium . Tillträdesdatum: 7 februari 2010. Arkiverad från originalet 29 april 2014.
  8. ↑ För ett 425 Ah 6 V batteri http://www.cleantorg.ru/catalog/access/access_bat/nba/good140/ Arkiverad 28 mars 2009 på Wayback Machine
  9. ↑ För ett 190 Ah batteri http://www.aktex.ru/ Arkiverad 25 februari 2010 på Wayback Machine
  10. ↑ http://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf  (ej tillgänglig länk)
  11. ↑ Murata har utvecklat världens minsta 1,6×0,8mm storlek 10µF monolitisk keramisk kondensator klassad till 25V (ej tillgänglig länk) . Murata Manufacturing Co., Ltd (2010). Hämtad 14 september 2010. Arkiverad från originalet 23 augusti 2010. 
  12. ↑ För en 947C471K102CDMS kondensator med en kapacitet på 470uF x 1kV och en massa på 1,3 kg, http://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd  (ej tillgänglig länk)

Se även