Densidad de energia

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Densidad de energia
$w={\frac {dW}{dV}}$
Dimensión	L −1 METRO +1 T −2
Unidades
SI	J / m3 _
notas
escalar

La densidad de energía es una cantidad física escalar, la cantidad de energía por unidad de volumen . Se puede denotar con las letras , y otras. En SI se mide en J / m 3 . $w$ $tu$ ${\ estilo de visualización \ rho _ {E}}$

Densidad de energía de un cuerpo elástico

Bajo deformación lineal, la densidad de energía almacenada por un cuerpo elástico es igual a:

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

donde es el tensor de deformación , es el tensor de tensión , y es el tensor de elasticidad . $\varepsilon_{ij}$ $\tau_{ij}$ $c_{{ijkl}}$

En el caso más simple ( compresión-tensión ), la densidad de energía elástica es

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

donde es la deformación relativa , es el módulo de Young . $\varepsilon$ $mi$

Densidad de energía de un gas ideal

La densidad de energía de un gas ideal se puede calcular en términos de presión o en términos de densidad molecular/molar y temperatura:

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

donde es la presión del gas , es el exponente adiabático , es el número de moléculas por unidad de volumen, es la constante de Boltzmann , es la temperatura absoluta , es la densidad molar , es la constante del gas , es la densidad , es la masa molar . $pags$ $\gama$ $norte$ $k$ $T$ $\nu$ $R$ $\rho$ $METRO$

Densidad de energía de un gas fotónico

La densidad de energía de un gas fotónico (radiación de equilibrio de un cuerpo absolutamente negro ), que tiene una temperatura , es igual a: $T$

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

, donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann .

Aquí está la constante de Planck reducida , es la velocidad de la luz en el vacío. $\hbar$ $C$

Densidad de energía en relatividad

En relatividad especial, la densidad de energía es la componente del tensor energía-momento . $tt$

Densidad de energía electromagnética

La densidad de energía de un campo electromagnético se puede expresar en términos de los parámetros de los campos eléctrico y magnético.

En SI : ;

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

En SGA: ,

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

donde es la intensidad del campo eléctrico , es la intensidad del campo magnético , es el vector de inducción eléctrica , es el vector de inducción magnética . $\mathbf {E}$ $\mathbf {H}$ $\matemáticas {D}$ $\matemáticas {B}$

Densidad de energía de varios sistemas

La tabla da la densidad de energía de los sistemas cerrados, incluyendo componentes externos adicionales como oxidantes o fuentes de calor, pero excluyendo el resto de energía del sistema en el estado final. 1 MJ ≈ 278 Wh .

Densidad de energia

Nombre	Densidad de energía por unidad de masa (MJ/kg)	Densidad de energía por unidad de masa (W⋅h/kg)	Densidad de energía por unidad de volumen (MJ/ L )	% de eficiencia de uso práctico
Aniquilación de materia + antimateria	hasta 89 875 517 873.681 764 (exactamente) ≈ 9⋅10 10	24 965 421 631 578.26(7) ≈ 25⋅10 12		Depende de las partículas que reaccionan, los electrones y los positrones se aniquilan por completo, con la aniquilación de los bariones, parte de la energía finalmente se la llevan los neutrinos .
Fusión de núcleos de hidrógeno	645,000,000	179 310 000 000	~1–10⋅10 12 (en el centro del Sol )
Reacción deuterio-tritio	337,000,000	93 686 000 000
Uranio-235 , utilizado en armas nucleares	88 250 000	24 533 500 000	1,681,000,000
Uranio natural (99,3 % U-238, 0,7 % U-235) en un reactor de neutrones rápidos	86 000 000	23 908 000 000		[cincuenta %]
Energía térmica de la desintegración α del plutonio-238	2,200,000 [1]	611 600 000	43 648 000
Energía cinética de un satélite terrestre en órbita baja	33	9 167
Combustible diésel en una potente central eléctrica diésel (sin tener en cuenta la masa del generador)	20.1 [2]	5 583		47%
Gasolina (sin incluir el peso del generador)	8.1–10.5 [3] [4]	2250-2917		19-24%
supervolante	1.8	500		98%
capacidad calorífica del agua (por 1 grado)	4.2⋅10 -3	1.167	4.2⋅10 -3	45%
Generador de pila de combustible de hidrógeno , sin tener en cuenta la masa de la estructura	12 [5]	3000
Acumulador de plata-zinc	0,47 [6]	130.6	1.8
batería de iones de litio	0,46–0,72 [7]	128-200	2
Batería Ni-MH -AA con una capacidad de 2000 mAh	0.33	92	1.24
Batería de ácido de plomo de tracción	0.17 [8]	47
Batería de ácido de plomo de arranque	0.1368 [9]	38	0.337
Aire comprimido	0,07-0,18			60%
Dispositivos de almacenamiento basados en imanes superconductores . Archivado el 25 de julio de 2015 en Wayback Machine .			0.1
ionistor	0.03 [10]	6.17	0,032 (MAXWELL K2)
Condensador cerámico			0.003 [11]
capacitor electrolítico	0.000 639	0.1775	0.00083
Condensador de película	0.000 180 [12]	0.05	0,0025 (maxwell CM-3)
Acumulador de gravedad (carga 1 kg a 1 m de altura)	0.000 009 8	0.0027	0.0001 para plomo
Resorte de reloj amartillado	0.0003	0.083	0.0006
Nombre	Densidad de energía por unidad de masa (MJ/kg)	Densidad de energía por unidad de masa (W⋅h/kg)	Densidad de energía por unidad de volumen (MJ/ L )	% de eficiencia de uso práctico

Notas

↑ sin título . Consultado el 7 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2011. (indefinido)
↑ Características de los generadores - centrales eléctricas GESAN DC 1400 y grupos electrógenos de la empresa svel grupos electrógenos diesel . Fecha de acceso: 12 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 3 de noviembre de 2013. (indefinido)
↑ Generador de gasolina EP-15000TE (Honda) Comprar, Europower | Venta de generadores a gasolina de más de 6,5kW (enlace inaccesible) . Consultado el 12 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2009. (indefinido)
↑ Generador de gasolina para senderismo y pesca (inverter) EPSi1000 1kW Comprar, Europower | Generadores a gasolina hasta 6,5 kW Venta . Consultado el 16 de marzo de 2014. Archivado desde el original el 16 de marzo de 2014. (indefinido)
↑ Generador Hymera - Productos y suministro > Productos industriales > Hymera | BOConline Reino Unido . Consultado el 9 de mayo de 2014. Archivado desde el original el 12 de mayo de 2014. (indefinido)
↑ Duracell PROCELL: The Chemistries: Silver Oxide (enlace no disponible) . Consultado el 8 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2009. (indefinido)
↑ Litio no recargable . Fecha de acceso: 7 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 29 de abril de 2014. (indefinido)
↑ Para una batería de 425 Ah y 6 V http://www.cleantorg.ru/catalog/access/access_bat/nba/good140/ Archivado el 28 de marzo de 2009 en Wayback Machine .
↑ Para una batería de 190 Ah http://www.aktex.ru/ Archivado el 25 de febrero de 2010 en Wayback Machine .
↑ http://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf (enlace no disponible)
↑ Murata ha desarrollado el condensador cerámico monolítico de 10 µF de 1,6 × 0,8 mm de tamaño más pequeño del mundo clasificado a 25 V (enlace no disponible) . Murata Manufacturing Co., Ltd (2010). Consultado el 14 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 23 de agosto de 2010. (indefinido)
↑ Para un condensador 947C471K102CDMS con una capacidad de 470uF x 1kV y una masa de 1,3 kg, http://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd (enlace no disponible)

Densidad de energia

Densidad de energía de un cuerpo elástico

Densidad de energía de un gas ideal

Densidad de energía de un gas fotónico

Densidad de energía en relatividad

Densidad de energía electromagnética

Densidad de energía de varios sistemas

Notas

Véase también