Пло́тность эне́ргии — скалярная физическая величина, количество энергии на единицу объёма. Может обозначаться буквами , , и другими. В СИ измеряется в Дж/м3. Плотность энергии упругого тела 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 газа Плотность энергии идеального газа может быть вычислена через давление, либо через молекулярную/молярную плотность и температуру: , где — давление газа, — показатель адиабаты, — число молекул в единице объёма, — постоянная Больцмана, — абсолютная температура, — молярная плотность, — газовая постоянная, — плотность, — молярная масса.
Плотность энергии фотонного газа Плотность энергии фотонного газа (равновесного излучения абсолютно чёрного тела), имеющего температуру , равна: , где σ — постоянная Стефана — Больцмана. Здесь — редуцированная постоянная Планка, — скорость света в вакууме.
Плотность энергии в теории относительности В специальной теории относительности плотность энергии является -компонентой тензора энергии-импульса.
Плотность электромагнитной энергии Плотность энергии электромагнитного поля может быть выражена через параметры электрического и магнитного полей.
В СИ: ;
В СГС: , где — напряжённость электрического поля, — напряжённость магнитного поля, — вектор электрической индукции, — 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 энергииНазваниеПлотность 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) ≈ 924 965 421 631 578,26(7) ≈ 25 Зависит от вступающих в реакцию частиц, электроны и позитроны аннигилируют полностью, при аннигиляции барионов часть энергии в конечном счёте уносят нейтриноСлияние ядер водорода 645 000 000179 310 000 000 ~1–10(в ядре Солнца)Реакция дейтерий-тритий337 000 00093 686 000 000 Уран-235, используемый в ядерном оружии88 250 00024 533 500 0001 681 000 000Природный уран (99,3 % U-238, 0,7 % U-235) в реакторе на быстрых нейтронах 86 000 00023 908 000 000 [50 %]Тепловая энергия от α-распада плутония-2382 200 000611 600 00043 648 000 Кинетическая энергия спутника Земли на низкой орбите 339 167 Дизельное топливо в мощной дизельной электростанции (без учёта массы генератора) 20,15 583 47 %Бензин (без учёта массы генератора) 8,1—10,52250—2917 19—24 %Супермаховик 1,8500 98%Теплоёмкость воды (на 1 градус) 0,00421,1670,004245%Генератор на водородном топливном элементе, без учёта массы конструкции 123000 Серебряно-цинковый аккумулятор 0,47130,6 1,8 Литий-ионный аккумулятор 0,46—0,72128—2002 Ni-MH-аккумулятор формата AA ёмкостью 2000 мА·ч 0,33921,24 Тяговый свинцово-кислотный аккумулятор 0,17Для аккумулятора 425 А·ч 6 В http://www.cleantorg.ru/catalog/access/access_bat/nba/good140/ 47 Пусковой свинцово-кислотный аккумулятор 0,1368Для аккумулятора 190 А·ч http://www.aktex.ru/ 380,337 Сжатый воздух0,07-0,18 19-50 0,22-1,1460% Накопители на сверхпроводящих магнитах 0,1Ионистор 0,03http://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf6,170,032 (MAXWELL K2)Керамический конденсатор 0,003Электролитический конденсатор 0,000 6390,17750,00083Плёночный конденсатор0,000 180Для конденсатора 947C471K102CDMS ёмкостью 470мкФ x 1кВ массой 1.3 кг, http://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd0,05 0,0025 (maxwell CM-3)Гравитационный аккумулятор (груз 1 кг на высоте 1 м)0,000 009 80,00270,0001 для свинца Взведенная часовая пружина0,00030,0830,0006НазваниеПлотность 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
См. также Плотность потока энергии Теплота сгорания Удельная теплота сгорания Энергоёмкость
Категория:Плотность Категория:Энергия