Меню Главная Случайная статья Настройки Плотность энергии Материал из https://ru.wikipedia.org Плотность энергии — скалярная физическая величина, количество энергии на единицу объёма. Может обозначаться буквами ${\displaystyle w}$, ${\displaystyle u}$, ${\displaystyle \rho _{E}}$ и другими. В СИ измеряется в Дж/м3. Содержание 1 Плотность энергии упругого тела 2 Плотность энергии идеального газа 3 Плотность энергии фотонного газа 4 Плотность энергии в теории относительности 5 Плотность электромагнитной энергии 6 Плотность энергии различных систем 7 Примечания 8 См. также Плотность энергии упругого тела При линейной деформации плотность энергии, запасаемая упругим телом, равна: ${\displaystyle w={\frac {1}{2}}\tau _{ij}\varepsilon _{ij}={\frac {1}{2}}c_{ijkl}\varepsilon _{ij}\varepsilon _{kl}}$ где ${\displaystyle \varepsilon _{ij}}$ — тензор деформации, ${\displaystyle \tau _{ij}}$ — тензор напряжений, ${\displaystyle c_{ijkl}}$ — тензор упругости. В простейшем случае (сжатие-растяжение) плотность упругой энергии равна ${\displaystyle w={\frac {E\varepsilon ^{2}}{2}}}$ где ${\displaystyle \varepsilon }$ — относительная деформация, ${\displaystyle E}$ — модуль Юнга. Плотность энергии идеального газа Плотность энергии идеального газа может быть вычислена через давление, либо через молекулярную/молярную плотность и температуру: ${\displaystyle w={\frac {1}{\gamma -1}}p={\frac {1}{\gamma -1}}nkT={\frac {1}{\gamma -1}}\nu RT={\frac {1}{\gamma -1}}{\frac {\rho }{M}}RT}$, где ${\displaystyle p}$ — давление газа, ${\displaystyle \gamma }$ — показатель адиабаты, ${\displaystyle n}$ — число молекул в единице объёма, ${\displaystyle k}$ — постоянная Больцмана, ${\displaystyle T}$ — абсолютная температура, ${\displaystyle \nu }$ — молярная плотность, ${\displaystyle R}$ — газовая постоянная, ${\displaystyle \rho }$ — плотность, ${\displaystyle M}$ — молярная масса. Плотность энергии фотонного газа Плотность энергии фотонного газа (равновесного излучения абсолютно чёрного тела), имеющего температуру ${\displaystyle T}$, равна: ${\displaystyle w=\left({\frac {\pi ^{2}k^{4}}{15c^{3}\hbar ^{3}}}\right)T^{4}={\frac {4}{c}}\sigma T^{4}}$, где — постоянная Стефана — Больцмана. Здесь ${\displaystyle \hbar }$ — редуцированная постоянная Планка, ${\displaystyle c}$ — скорость света в вакууме. Плотность энергии в теории относительности В специальной теории относительности плотность энергии является ${\displaystyle tt}$-компонентой тензора энергии-импульса. Плотность электромагнитной энергии Плотность энергии электромагнитного поля может быть выражена через параметры электрического и магнитного полей. В СИ: ${\displaystyle w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{2}}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{2}}}$; В СГС: ${\displaystyle w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{8\pi }}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{8\pi }}}$, где ${\displaystyle \mathbf {E} }$ — напряжённость электрического поля, ${\displaystyle \mathbf {H} }$ — напряжённость магнитного поля, ${\displaystyle \mathbf {D} }$ — вектор электрической индукции, ${\displaystyle \mathbf {B} }$ — 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 (Втч/кг) Плотность энергии на единицу объёма (МДж/л) Практическая эффективность использования % Аннигиляция материя + антиматерия до 89 875 517 873,681 764 (точно)  91010 24 965 421 631 578,26(7)  251012 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 ~1–101012 (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 -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 19-50 0,22-1,14 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 (Втч/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 1.60.8mm Size 10F 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 Плотность потока энергии Теплота сгорания Удельная теплота сгорания Энергоёмкость