كثافة الطاقة
| كثافة الطاقة Energy density | |
|---|---|
| الوحدة الدولية | ج/م3 |
| In | كگ·م−1s−2 |
اشتقاقات من كميات أخرى |
U = ط/ح |
كثافة الطاقة، هي كمية الطاقة المخزونة في نظام ما أومنطقة من الفراغ لكل وحدة حجم. قد تستخدم بالعامية أيضاً لحساب الطاقة لكل وحدة كتلة، على الرغم من حتى المصطلح الدقيق لهذا هوالطاقة المحددة. في كثير من الأحيان الطاقة المفيدة أوالقابلة للاستخراج فقط هي التي يتم قياسها، وهوما يعني حتى الطاقة التي لا يمكن الوصول إليها (مثل طاقة كتلة الراحة) يتم تجاهلها. في سياق فهم الكون أوسياقات النسبية العامة الأخرى، فإن كثافات الطاقة المعنية هي تلك التي تتوافق مع عناصر موتر طاقة الإجهاد ومن ثم فإنها تتضمن طاقة الكتلة فضلاً عن كثافات الطاقة المرتبطة مع الضغوط المذكورة في الفقرة التالية.
للطاقة بالنسبة لحجم الوحدة نفس الوحدات الفيزيائية التي للضغط، وفي نفس الظروف تعتبر ترادف: على سبيل المثال، كثافة طاقة المجال المغناطيسي قد يتم التعبير عنها (والتعامل معها) كضغط فيزيائي، والطاقة المطلوبة لضغط الغاز المضغوط يمكن تحديدها عن طريق ضرب الفرق بين ضغط الغاز والضغط الخارجي في التغير في الحجم.
مقدمة عن كثافة الطاقة
كثافات الطاقة للمواد الشائعة المخزنة للطاقة
| مادة التخزين | نوع الطاقة | الطاقة المعينة
(م.ج/كگ) |
كثافة الطاقة
(م.ج/ل) |
الاستخدام |
|---|---|---|---|---|
| ديوتريوم (في مفاعل الاندماج) | الاندماج النووي | 87,900,000 | 3,930,000 | تجريبي |
| يورانيوم (في الاستنسال) | الانصهار النووي | 80,620,000 | 1,539,842,000 | محطات الطاقة الكهربائية |
| الثوريوم (في الاستنسال) | الانصهار النووي | 79,420,000 | 929,214,000 | تجريبي |
| پلوتنيوم 238 | الاضمحلال النووي | 2,239,000 | 43,277,631 | RTGs |
| تريتيوم | الاضمحلال النووي | 583,529 | ؟ | تجريبي |
| الهيدروجين (المضغوط عند 700 بار) | كيميائية | 142 | 9.17 | محركات الصواريخ |
| الميثان أوالغاز الطبيعي المسال (المضغوط) | الكيمائية | 55.5 | 22.2 | الطهي، تدفئة المنازل |
| الديزل | كيميائية | 48 | 35.8 | محركات السيارات، محطات الطاقة الكهربائية |
| الغاز النفطي المسال (يضم الپروپان / البوتان) | كيميائية | 46.4 | 26 | الطهي، تدفئة المنازل، محركات السيارات، سائل القداحات |
| گازولين (البترول) | كيميائية | 46.4 | 34.2 | محركات السيارات، محطات الطاقة الكهربائية |
| وقود نفاث (الكيروسين) | كيميائية | 42.8 | 37.4 | محركات الطائرات |
| الدهون (حيوانية/نباتية) | كيميائية | 37 | 34 | التغذية البشرية والحيوانية |
| الفحم (الصلب أوالقاري) | كيميائية | ~30 | ~38 | محطات الطاقة الكهربائية، تدفئة المنازل |
| الهيدروكربونات (تضم السكريات) | كيميائية | 17 | التغذية البشرية والحيوانية | |
| الپروتين | الكيميائية | 16.8 | التغذية البشرية والحيوانية | |
| الأخشاب | كيميائية | 16.2[] | 13 | تدفئة المنازل، الطهي |
| تي إذا تي | كيميائية | 4.6 | المتفجرات | |
| البارود | كيميائية | 3[] | المتفجرات | |
|
بطارية فلز الليثيوم
(الطراز القابل للشحن قيد التطوير) |
الكهروكيميائية | 1.8 | 4.32 | الأجهزة الإلكترونية المحمولة، المشاعل |
| بطارية ليثيوم-أيون | كهروكيميائية | 0.36–0.875 | 0.9–2.63 | محركات السيارات، الأجهزة الإلكترونية المحمولة، المشاعل |
| Flywheel | ميكانيكية | .36 – .5 | ||
| البطارية القلوية | الكهروكيميائية | 0.5 | 1.3 | الأجهزة الإلكترونية المحمولة، المشاعل |
| بطاريل نيكل-هيدريد-فلز | الكهروكيميائية | 0.288 | 0.504–1.08 | الأجهزة الإلكترونية المحمولة، المشاعل |
| بطارية الرصاص-الحمض | الكهروكيميائية | 0.17 | 0.56 | اشعال محركات السيارات |
| Supercapacitor (EDLC) | كهربية (كهروستاتيكية) | 0.01-0.036 | 0.05-0.06 | Electronic circuits |
| Electrostatic capacitor | كهربية (كهروستاتيكية) | 0.00001-0.0002 | 0.00001-0.001 | Electronic circuits |
| جهاز التخزين | محتوى الطاقة
(جول) |
نوع الطاقة | الكتلة القياسية
(گ) |
الحجم القياسي
(العرض × الطول × العمق بالمليمتر) |
|---|---|---|---|---|
| قلوية AA battery | 9,360 | كهروكيميائية | 24 | 14.2 × 50 |
| قلوية C battery | 34,416 | كهروكيميائية | 65 | 26 × 46 |
| NiMH AA battery | 9,072 | كهروكيميائية | 26 | 14.2 × 50 |
| NiMH C battery | 19,440 | كهروكيميائية | 82 | 26 × 46 |
| ليثيو-أيون بطارية 18650 | 28,800 – 46,800 | كهروكيميائية | 44 – 49 | 18 x 65 |
| رقاقة البطاطس | 41,900 | Chemical | 1.89 | 60 × 40 × 1 |
| شطيرة اللحم المقدد والجبن | 1,470,000 | Chemical | 145 | 100 × 100 × 28 |
كثافة الطاقة في مخزن الطاقة وفي الوقود
Selected energy densities plot
كثافات طاقة تتجاهل المكونات الخارجية
| نوع التخزين | الطاقة المحددة
(م.ج/كگ) |
كثافة الطاقة
(م.ج/ل) |
الطاقة المحددة
(و.س/كگ) |
كثافة الطاقة
(و.س/ل) |
كفاءة الاسترجاع المثلى % | كفاءة الاسترجاع العملية % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Antimatter | 9e10 = c² | Dependent on the density of the antimatter's form. | 100 | |||
| Plutonium-239 | 83,610 | Depends on crystallographic phase | 719,000 | Depends on crystallographic phase | ||
| Hydrogen, liquid | 141.86(HHV) 119.93(LHV) | 10.044(HHV) 8.491(LHV) | 39,405.6(HHV) 33,313.9(LHV) | 2,790.0(HHV) 2,358.6(LHV) | ||
| Hydrogen, at 690 bar and 15°C | 141.86(HHV) 119.93(LHV) | 5.323(HHV) 4.500(LHV) | 39,405.6(HHV) 33,313.9(LHV) | 1,478.6(HHV) 1,250.0(LHV) | ||
| Hydrogen, gas | 141.86(HHV) 119.93(LHV) | 0.01188(HHV) 0.01005(LHV) | 39,405.6(HHV) 33,313.9(LHV) | 3.3(HHV) 2.8(LHV) | ||
| Diborane | 78.2 | 21,722.2 | ||||
| Beryllium | 67.6 | 125.1 | 18,777.8 | 34,750.0 | ||
| Lithium borohydride | 65.2 | 43.4 | 18,111.1 | 12,055.6 | ||
| Boron | 58.9 | 137.8 | 16,361.1 | 38,277.8 | ||
| Methane (1.013 bar, 15 °C) | 55.6 | 0.0378 * | 15,444.5 | 10.5 | ||
| الغاز الطبيعي | 53.6 | 0.0364 * | 14,888.9 | 10.1 | ||
| الغاز الطبيعي المسال (NG at −160 °C) | 53.6 | 22.2 * | 14,888.9 | 6,166.7 | ||
| الغاز الطبيعي المضغوط (NG compressed to 250 bar/~3,600 psi) | 53.6 | 9 * | 14,888.9 | 2,500.0 | ||
| الغاز النفطي المسال الپروپان | 49.6 | 25.3 * | 13,777.8 | 7,027.8 | ||
| LPG butane | 49.1 | 27.7 * | 13,638.9 | 7,694.5 | ||
| الگازولين (البترول) | 46.4 | 34.2 * | 12,888.9 | 9,500.0 | ||
| البلاستيك متعدد الپروپلين | 46.4 | 41.7 | 12,888.9 | 11,583.3 | ||
| البلاستيك متعدد الإثيلين | 46.3 | 42.6 | 12,861.1 | 11,833.3 | ||
| النفط الخام (according to the definition of ton of oil equivalent) | 46.3 | 37* | 12,861.1 | 10,277.8 | ||
| Residential heating oil | 46.2 | 37.3 * | 12,833.3 | 10,361.1 | ||
| وقود الديزل | 45.6 | 38.6 * | 12,666.7 | 10,722.2 | ||
| 100LL Avgas | 44.0 | 31.59 | 12,222.2 | 8,775.0 | ||
| Gasohol E10 (10% ethanol 90% gasoline by volume) | 43.54 | 33.18 * | 12,094.5 | 9,216.7 | ||
| الليثيوم | 43.1 | 23.0 | 11,972.2 | 6,388.9 | ||
| Jet A aviation fuel/kerosene | 42.8 | 33 * | 11,888.9 | 9,166.7 | ||
| الديزل الحيوي الزيت (الزيت النباتي) | 42.20 | 33 * | 11,722.2 | 9,166.7 | ||
| DMF (2,5-dimethylfuran)[] | 42 | 37.8 | 11,666.7 | 10,500.0 | ||
| Polystyrene plastic | 41.4 | 43.5 | 11,500.0 | 12,083.3 | ||
| Body fat metabolism | 38 | 35 * | 10,555.6 | 9,722.2 | 22 | |
| Butanol | 36.6 | 29.2 | 10,166.7 | 8,111.1 | ||
| Gasohol E85 (85% ethanol 15% gasoline by volume) | 33.1 | 25.65[] | 9,194.5 | 7,125.0 | ||
| Graphite | 32.7 | 72.9 | 9,083.3 | 20,250.0 | ||
| Coal, anthracite | 26 – 33 | 34 – 43 | 7,222.2 – 9,166.7 | 9444.5 – 11944.5 | 36 | |
| Silicon | 32.2 | 75.1 | 8,944.5 | 20,861.1 | ||
| Aluminum | 31.0 | 83.8 | 8,611.1 | 23,277.8 | ||
| Ethanol | 30 | 24 | 8,333.3 | 6,666.7 | ||
| Polyester plastic | 26.0 | 35.6 | 7,222.2 | 9,888.9 | ||
| Magnesium | 24.7 | 43.0 | 6,861.1 | 11,944.5 | ||
| Coal, bituminous | 24-35 | 26 – 49 | 6666.7 – 9722.2 | 7222.2 – 13611.1 | ||
| PET plastic | 23.5 (impure) | 6,527.8 | ||||
| Methanol | 19.7 | 15.6 | 5,472.2 | 4,333.3 | ||
| Hydrazine (toxic) combusted to N2+H2O | 19.5 | 19.3 | 5,416.7 | 5,361.1 | ||
| Liquid الأمونيا (combusted to N2+H2O) | 18.6 | 11.5 | 5,166.7 | 3,194.5 | ||
| PVC plastic (improper combustion toxic)[] | 18.0 | 25.2 | 5,000.0 | 7,000.0 | ||
| الخشب | 18.0 | 5,000.0 | ||||
| الخث briquette | 17.7 | 4,916.7 | ||||
| Sugars, carbohydrates, and protein metabolism[] | 17 | 26.2 (dextrose) | 4,722.2 | 7,277.8 | 22 | |
| الكالسيوم[] | 15.9 | 24.6 | 4,416.7 | 6,833.3 | ||
| گلوكوز | 15.55 | 23.9 | 4,319.5 | 6,638.9 | ||
| Dry cow dung and cameldung | 15.5 | 4,305.6 | ||||
| الفحم، اللگنيت[] | 10-20 | 2777.8 – 5555.6 | ||||
| الصوديوم (burned to wet sodium hydroxide) | 13.3 | 12.8 | 3,694.5 | 3,555.6 | ||
| Sod peat | 12.8 | 3,555.6 | ||||
| Nitromethane | 11.3 | 3,138.9 | ||||
| Sulfur (burned to sulfur dioxide) | 9.23 | 19.11 | 2,563.9 | 5,308.3 | ||
| Sodium (burned to dry sodium oxide) | 9.1 | 8.8 | 2,527.8 | 2,444.5 | ||
| Battery, lithium-air rechargeable | 9.0 | 2,500.0 | ||||
| Household waste | 8.0 | 2,222.2 | ||||
| Zinc | 5.3 | 38.0 | 1,472.2 | 10,555.6 | ||
| Iron (burned to iron(III) oxide) | 5.2 | 40.68 | 1,444.5 | 11,300.0 | ||
| Teflon plastic (combustion toxic, but flame retardant) | 5.1 | 11.2 | 1,416.7 | 3,111.1 | ||
| Iron (burned to iron(II) oxide) | 4.9 | 38.2 | 1,361.1 | 10,611.1 | ||
| ANFO | 3.7 | 1,027.8 | ||||
| Battery, zinc-air | 1.59 | 6.02 | 441.7 | 1,672.2 | ||
| Liquid nitrogen[] | 0.77 | 0.62 | 213.9 | 172.2 | ||
| Compressed air at 300 bar (potential energy) | 0.5 | 0.2 | 138.9 | 55.6 | >50%[] | |
| Latent heat of fusion of ice[] (thermal) | 0.335 | 0.335 | 93.1 | 93.1 | ||
| Water at 100 m dam height (potential energy) | 0.001 | 0.001 | 0.277 | 0.3 | 85-90%[] | |
| Storage type | Energy density by mass (MJ/kg) | Energy density by volume (MJ/L) | Specific energy (Wh/kg) | Energy density (Wh/L) | Peak recovery efficiency % | Practical recovery efficiency % |
كثافة طاقة المجالات الكهربية والمغناطيسية
انظر أيضاً
- Energy density Extended Reference Table
- High Energy Density Matter
-
Power density and specifically
- Power-to-weight ratio
- Orders of magnitude (specific energy)
- Figure of merit
- محتوى الطاقة في الوقود الحيوي
- حرارة لااحتراق
- Heating value
- بطارية قابلة للشحن
- Specific impulse
- طاقة الطعام
الهوامش
- ^ "The Two Classes of SI Units and the SI Prefixes". NIST Guide to the SI. Retrieved 2012-01-25.
- ^ J. D. Huba. "NRL Plasma Formulary (revised 2016)" (PDF). Naval Research Laboratory. p. 44. Retrieved 2017-05-16.
- ^ "Computing the energy density of nuclear fuel". whatisnuclear.com. Retrieved 2014-04-17.
- ^ http://www.exxonmobilaviation.com/AviationGlobal/Files/WorldJetFuelSpec2008.pdf
- ^ "Overview of lithium ion batteries" (PDF). Panasonic. Jan 2007. Archived (PDF) from the original on November 7, 2011.
- ^ "Panasonic NCR18650B" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2015-07-22.
- ^ "Energizer EN91 AA alkaline battery datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "Maxwell supercapacitor comparison" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "Nesscap ESHSP series supercapacitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "Cooper PowerStor XL60 series supercapacitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "Kemet S301 series supercapacitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "Nichicon JJD series supercapatcitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "skelcap High Energy Ultracapacitor" (PDF). Skeleton Technologies. Retrieved 13 October 2015.
- ^ "Vishay STE series tantalum capacitors datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "nichicon TVX aluminum electrolytic capacitors datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "nichicon LGU aluminum electrolytic capacitors datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
- ^ "Battery Energy Tables".
- ^ "18650 Battery capacities".
- ^ "Calories in Lay's Classic Potato Chips". CalorieKing. Retrieved 4 March 2017.
- ^ "Calories in Ham And Cheese Sandwich". Retrieved 22 May 2014.
- ^ "Green Power Lacks the Energy Density to Run Our Civilization, LENR Might Provide It." LENR & Cold Fusion News. N.p., 24 July 2014. Web.
- ^ Jeong, Goojin, et al. "Nanotechnology enabled rechargeable Li–SO 2 batteries: another approach towards post-lithium-ion battery systems." Energy & Environmental Science 8.11 (2015): 3173-3180.
- ^ "Panasonic Develops New Higher-Capacity 18650 Li-Ion Cells." Green Car Congress. N.p., 25 Dec. 2009. Web.
- ^ Stura, Enrico, and Claudio Nicolini. "New nanomaterials for light weight lithium batteries." Analytica chimica acta 568.1 (2006): 57-64.
- ^ "Energy Density of Coal - Hypertextbook." The Energy Density of Coal. N.p., 2003. Web.
- ^ "Heat Values of Various Fuels - World Nuclear Association." World Nuclear Association. N.p., Sept. 2016. Web.
- ^ "Overview of Storage Development DOE Hydrogen Program." Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. N.p., May 2000. Web.
- ^ Wong, Kaufui Vincent and Dia, Sarah, “Nanotechnology in Batteries.” ASME J. Energy Resour. Technol. 2016.
- ^ College of the Desert, “Module 1, Hydrogen Properties”, Revision 0, December 2001 Hydrogen Properties. Retrieved 2014-06-08.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed) (page 164)
- ^ "Boron: A Better Energy Carrier than Hydrogen? (28 February 2009)". Eagle.ca. Retrieved 2010-05-07.
- ^ Envestra Limited. Natural Gas. Retrieved 2008-10-05.
- ^ IOR Energy. List of common conversion factors (Engineering conversion factors). Retrieved 2008-10-05.
- ^ Paul A. Kittle, Ph.D. "ALTERNATE DAILY COVER MATERIALS AND SUBTITLE D - THE SELECTION TECHNIQUE" (PDF). Retrieved 2012-01-25.
- ^ "537.PDF" (PDF). June 1993. Retrieved 2012-01-25.
- ^ "Energy Density of Aviation Fuel". Hypertextbook.com. Retrieved 2010-05-07.
- ^ Nature. "Production of dimethylfuran for liquid fuels from biomass-derived carbohydrates : Abstract". Nature. Retrieved 2010-05-07.
-
^ Justin Lemire-Elmore (2004-04-13). "The Energy Cost of Electric and Human-Powered Bicycles" (PDF). p. 5. Retrieved 2009-02-26.
properly trained athlete will have efficiencies of 22 to 26%
- ^ Fisher, Juliya (2003). "Energy Density of Coal". The Physics Factbook. Retrieved 2006-08-25.
- ^ Silicon as an intermediary between renewable energy and hydrogen
- ^ "Elite_bloc.indd" (PDF). Retrieved 2010-05-07.
- ^ "Biomass Energy Foundation: Fuel Densities". Woodgas.com. Archived from the original on 2010-01-10. Retrieved 2010-05-07.
- ^ "Bord na Mona, Peat for Energy" (PDF). Bnm.ie. Archived from the original (PDF) on 2007-11-19. Retrieved 2012-01-25.
- ^ Justin Lemire-Elmor (April 13, 2004). "The Energy Cost of Electric and Human-Powered Bicycle" (PDF). Retrieved 2012-01-25.
- ^ "energy buffers". Home.hccnet.nl. Retrieved 2010-05-07.
- ^ Anne Wignall and Terry Wales. Chemistry 12 Workbook, page 138 Archived 2011-09-13 at the Wayback Machine.. Pearson Education NZ ISBN 978-0-582-54974-6
- ^ Mitchell, Robert R.; Betar M. Gallant; Carl V. Thompson; Yang Shao-Horn (2011). "All-carbon-nanofiber electrodes for high-energy rechargeable Li–O2 batteries". Energy & Environmental Science. 4: 2952–2958. doi:10.1039/C1EE01496J.
- ^ David E. Dirkse. energy buffers. "household waste 8..11 MJ/kg"
- ^ "Technical bulletin on Zinc-air batteries". Duracell. Archived from the original on 2009-01-27. Retrieved 2009-04-21.
- ^ C. Knowlen, A.T. Mattick, A.P. Bruckner and A. Hertzberg, "High Efficiency Conversion Systems for Liquid Nitrogen Automobiles", Society of Automotive Engineers Inc, 1988.
وصلات خارجية
بيانات الكثافة
- "Aircraft Fuels." Energy, Technology and the Environment Ed. Attilio Bisio. Vol. 1. New York: John Wiley and Sons, Inc., 1995. 257–259
- "Fuels of the Future for Cars and Trucks" - Dr. James J. Eberhardt - Energy Efficiency and Renewable Energy, U.S. Department of Energy - 2002 Diesel Engine Emissions Reduction (DEER) Workshop San Diego, California - August 25–29, 2002
تخزين الطاقة
- energy fundamentals
خط
- The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins by Alan H. Guth (1998) ISBN 0-201-32840-2
- Cosmological Inflation and Large-Scale Structure by Andrew R. Liddle, David H. Lyth (2000) ISBN 0-521-57598-2
- Richard Becker, "Electromagnetic Fields and Interactions", Dover Publications Inc., 1964
