Էներգիայի խտություն

Էներգիայի խտություն, ֆիզիկական սկալյար մեծություն, ծավալի միավորում էներգիայի քանակն է։ Կարող է նշանակվել $w$, $u$, $\rho _{E}$ և այլ տառերով։ ՄՀ-ում չափվում է Ջ/մ³-ներով։

Առաձգական մարմնի էներգիայի խտություն

Գծային դեֆորմացիայի դեպքում առաձգական մարմնի կուտակած էներգիայի խտությունը հավասար է․

$w={\frac {1}{2}}\tau _{ij}\varepsilon _{ij}={\frac {1}{2}}c_{ijkl}\varepsilon _{ij}\varepsilon _{kl}$, որտեղ

$\varepsilon _{ij}$-ը դեֆորմացիայի թենզորն է, $\tau _{ij}$-ն՝ լարումների թենզորը, $c_{ijkl}$-ն՝ առաձգականության թենզորը։

Պարզագույն դեպքում (սեղմում-ձգում) առաձգական էներգիայի խտությունը հավասար է

$w={\frac {E\varepsilon ^{2}}{2}}$, որտեղ

$\varepsilon$-ը հարաբերական դեֆորմացիան է, $E$-ն՝ Յունգի մոդուլը։

Իդեալական գազի էներգիայի խտություն

Իդեալական գազի էներգիայի խտությունը կարող է հաշվարկվել ճնշման բանաձևից ելնելով կամ մոլեկուլային-մոլային խտությունից և ջերմաստիճանից․

$w={\frac {1}{\gamma -1}}p={\frac {1}{\gamma -1}}nkT={\frac {1}{\gamma -1}}\nu RT={\frac {1}{\gamma -1}}{\frac {\rho }{M}}RT$, որտեղ

$p$-ն գազի ճնշումն է , $\gamma$-ն՝ ադիաբատի ցուցիչը, $n$-ը՝ միավոր ծավալում մոլեկուլների թիվը , $k$-ն՝ Բոլցմանի հաստատունը , $T$-ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը , $\nu$-ն՝ մոլային խտությունը,, $R$-ը՝ գազային հաստատունը, $\rho$-ն՝ խտությունը, $M$-ը՝ մոլային զանգվածը։

Ֆոտոնային գազի էներգիայի խտություն

$T$ ջերմաստիճան ունեցող ֆոտոնային գազի էներգիայի խտությունը (բացարձակ սև մարմնի համասեռ ճառագայթումը) հավասար է․

$w=\left({\frac {\pi ^{2}k^{4}}{15c^{3}\hbar ^{3}}}\right)T^{4}={\frac {4}{c}}\sigma T^{4}$, որտեղ σ -ն Ստեֆան-Բոլցմանի հաստատունն է։

Այստեղ $\hbar$-ը Պլանկի պարզեցված հաստատունն է, $c$-ն՝ լույսի արագությունը վակուումում։

Էներգիայի խտությունը հարաբերականության տեսության մեջ

Հարաբերականության հատուկ տեսության մեջ էներգիայի խտությունը հանդիսանում է էներգիա-իմպուլսի թենզորի $tt$-բաղադրիչը;

Էլեկտրամագնիսական էներգիայի խտություն

Էլեկտրամագնիսական էներգիայի խտությունը կարող է արտահայտվել էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի պարամետրերի միջոցով։

ՄՀ-ում $w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{2}}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{2}}$;

ՍԳՎ համակարգում։ $w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{8\pi }}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{8\pi }}$,

որտեղ $\mathbf {E}$-ն էլեկտրական դաշտի լարվածությունն է, $\mathbf {H}$-ը՝ մագնիսական դաշտի լարվածությունը, $\mathbf {D}$-ն՝ էլեկտրական մակածման վեկտորը, $\mathbf {B}$-ն՝ մագնիսական մակածման վեկտորը։.

Տարբեր համակարգերի էներգիայի խտություն

Աղյուսակում բերված են փակ համակարգերի էներգիայի խտությունները ներառյալ հավելյալ արտաքին բաղադրիչները, ինչպիսիք են օքսիդիչները և ջերմության աղբյուրները՝ բացառելով վերջնական վիճակում գտնվող համակարգի դադարի էներգիան։ 1 ՄՋ ≈ 278 Վտ·ժ։

Էներգիայի խտություն

Անվանումը	Էներգիայի խտությունը զանգվածի միավորի վրա (ՄՋ/կգ)	Էներգիայի խտությունը զանգվածի միավորի վրա (Վտ⋅ժ/կգ)	Էներգիայի խտությունը միավոր ծավալում (ՄՋ/ լ)	Օգտագործման գործնական էֆեկտիվությունը %
Անիհիլացիա մատերիա + անտիմատերիա	до 89 875 517 873,681 764 (точно) ≈ 9×1010	24 965 421 631 578,26(7) ≈ 25×1012		Կախված է ռեակցիայի մեջ մտնող մասնիկներից,էլեկտրոններն ու պոզիտրոնները ամբողջությամբ անիհիլացվում են, բարիոնների անիհիլացիայի դեպքում էներգիայի մի մասը վերջին հաշվով կլանում են նեյտրինոները։
Ջրածնի միջուկների միաձուլումը	645 000 000	179 310 000 000	~1–10×1012 (Արեգակի միջուկում)
Դեյտեյրում-տրիտիում ռեակցիա	337 000 000	93 686 000 000
Միջուկային զենքերում օգտագործվող ուրան-235	88 250 000	24 533 500 000	1 681 000 000
Բնական ուրանը (99,3 % U-238, 0,7 % U-235) արագ նեյտրոնների ռեակտորում	86 000 000	23 908 000 000		[50 %]
Պլուտոնիում-238-ի α-քայքայման ջերմային էներգիան	2 200 000	611 600 000	43 648 000
Երկրի ցածր ուղեծրի արբանյակի կինետիկ էներգիան	33	9 167
Հզոր դիզելային էլեկտրակայանում դիզելային վառելիքը(հաշվի չառնելով գեներատորի զանգվածը)	20,1	5 583		47 %
Բենզինը բենզինոգեներատորում (հաշվի չառնելով գեներատորի զանգվածը)	8,1—10,5	2250—2917		19—24 %
Գերծանրաքաշային ճոճանակ	1,8	500		98%
Ջրի ջերմունակությունը (1 աստիճանով փոխելիս)	4,2×10−3	1,167	4,2×10−3	45%
Ջրածնային վառելիքային տարրի գեներատոր՝ հաշվի չառնելով կոնստրուկցիայի զանգվածը	12	3000
Արծաթա-ցինկային մարտկոց	0,47	130,6	1,8
Լիթիում-իոնային մարտկոց	0,46—0,72	128—200	2
2000 մԱ·ժ տարողությամբ AA ֆորմատի Ni-MH- մարտկոց	0,33	92	1,24
Կապարաթթվային քարշի մարտկոց	0,17	47
Մեկնարկային կապարաթթվային մարտկոց	0,1368	38	0,337
Սեղմված օդ	0,07-0,18			60%
Գերհաղորդիչ մագնիսների հիմքով կուտակիչներ			0,1
Իոնիստոր	0,03	6,17	0,032 (MAXWELL K2)
Կերամիկական կոնդենսատոր			0,003
Էլեկտրամագնիսական կոնդենսատոր	0,000 639	0,1775	0,00083
Թաղանթային կոնդենսատոր	0,000 180	0,05	0,0025 (maxwell CM-3)
Գրավիտացիոն մարտկոց (1կգ բեռը 1մ բարձրության վրա)	0,000 009 8	0,0027	0,0001 для свинца
Ժամացույցի լարված զսպանակը	0,0003	0,083	0,0006
Անվանումը	Էներգիայի խտությունը զանգվածի միավորի վրա (ՄՋ/կգ)	Էներգիայի խտությունը զանգվածի միավորի վրա (Վտ⋅ժ/կգ)	Էներգիայի խտությունը միավոր ծավալում (ՄՋ/ լ)	Օգտագործման գործնական էֆեկտիվությունը %