Densitat d'energia
En física, la densitat d'energia és la quantitat d'energia emmagatzemada en un sistema determinat o regió de l'espai per unitat de volum. De vegades es confon amb l'energia per unitat de massa que s'anomena pròpiament energia específica o gravimetric energy density.[1]
| en quantitats base del SI | m−1⋅kg⋅s−2 |
|---|---|
| Unitats | J/m3 |
| Altres unitats | J/L, W⋅h/L |
| Fórmula |  |
Sovint només es mesura l'energia útil o extraïble, és a dir, s'ignora l'energia inaccessible (com l'energia de la massa en repòs).[2] Tanmateix, en contextos cosmològics i altres relativistes generals, les densitats d'energia considerades són les que corresponen als elements del tensor esforç-energia i, per tant, inclouen l'energia de la massa i les densitats d'energia associades a la pressió.
L'energia per unitat de volum té les mateixes unitats físiques que la pressió i en moltes situacions és sinònim. Per exemple, la densitat d'energia d'un camp magnètic es pot expressar i es comporta com una pressió física. De la mateixa manera, l'energia necessària per comprimir un gas a un volum determinat es pot determinar multiplicant la diferència entre la pressió del gas i la pressió externa pel canvi de volum. Un gradient de pressió descriu el potencial de realitzar treball a l'entorn convertint l'energia interna en treball fins que s'arribi a l'equilibri.[3]
Hi ha diferents tipus d'energia emmagatzemada als materials, i es necessita un tipus particular de reacció per alliberar cada tipus d'energia. Per ordre de la magnitud típica de l'energia alliberada, aquests tipus de reaccions són: nuclears, químiques, electroquímiques i elèctriques.
Les reaccions nuclears tenen lloc a les estrelles i a les centrals nuclears, ambdues que obtenen energia de l'energia d'unió dels nuclis. Els animals utilitzen les reaccions químiques per obtenir energia dels aliments i els automòbils per obtenir energia de la gasolina. Els hidrocarburs líquids (combustibles com la gasolina, el dièsel i el querosè) són avui la forma més densa coneguda per emmagatzemar i transportar econòmicament energia química a gran escala (1 kg de gasoil es crema amb l'oxigen contingut en ≈15 kg d'aire). La majoria de dispositius mòbils, com ara ordinadors portàtils i telèfons mòbils, fan servir les reaccions electroquímiques per alliberar energia de les bateries.
En bateries:
| Dispositiu d'emmagatzemament | Contingut energètic
(Joule) |
Contingut energètic
(W⋅h) |
Tipus d'energia |
|---|---|---|---|
| Bateria alcalina AA [4] | 9.360 | 2.6 | Electroquímica |
| Bateria alcalina C [4] | 34.416 | 9.5 | Electroquímica |
| Bateria NiMH AA | 9.072 | 2.5 | Electroquímica |
| Bateria NiMH C | 19.440 | 5.4 | Electroquímica |
| Bateria de ions de liti 18650 | 28.800–46.800 | 10,5–13 | Electroquímica |
Referències
modifica- ↑ «Energy density - Energy Education» (en anglès). https://energyeducation.ca.+[Consulta: 26 desembre 2022].
- ↑ NIST Guide to the SI, 02-07-2009 [Consulta: 25 gener 2012].
- ↑ «How to Calculate Energy Density» (en anglès). https://sciencing.com.+[Consulta: 26 desembre 2022].
- ↑ 4,0 4,1 «Battery Energy Tables» (en anglès). Arxivat de l'original el 2011-12-04.