Energiedichte

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Die Energiedichte bezeichnet in der Physik die Verteilung von Energie $E$ auf eine besitmmte Größe $X$ , und hat folglich immer die Gestalt $w = \frac{dE}{dX}$ . Am häufigsten wird sie verwendet als

ein Maß für die Energie pro Raumvolumen eines Stoffes (volumetrische Energiedichte, Einheit Joule/m³)
ein Maß für die Energie pro Masse eines Stoffes (gravimetrische Energiedichte, Einheit Joule/kg).

Doch letztendlich kann man zu jeder phyiskalischen Größe eine entsprechende Energiedichte definieren.

Inhaltsverzeichnis

1 Volumetrische Energiedichte
- 1.1 Energiedichte elektromagnetischer Wellen
2 Gravimetrische Energiedichte
- 2.1 Beispiele
3 Weitere Energiedichten
4 Siehe auch

[Bearbeiten] Volumetrische Energiedichte

[Bearbeiten] Energiedichte elektromagnetischer Wellen

Aus den Maxwell-Gleichungen kann man schließen, dass die maximale Energieabgabe elektromagnetischer Wellen in einem Stoff proportional zum Quadrat der Feldamplituden ist. Elektrisches und magnetisches Feld tragen gleichermaßen bei:

$w = \frac{1}{2}(\vec E \cdot \vec D + \vec H \cdot \vec B)$

[Bearbeiten] Gravimetrische Energiedichte

Die Energiedichte von Brennstoffen nennt man Heizwert, die von Batterien Kapazität pro Volumen oder Kapazität pro Masse. Beispielsweise beträgt die Energiedichte eines Lithium-Polymer-Akku 140 - 180 Wattstunden pro kg Masse (140 -180 Wh/kg), ein Nickel-Metallhydrid-Akku (NiMH) 80 Wh/kg.

Gewünscht ist eine hohe Energiedichte, um Transportkosten gering zu halten. Beispielsweise kann ein Modellhubschrauber mit einer Zuladung von 80 Gramm 5 Minuten lang fliegen, wenn er seine Energie aus einem NiMH-Akku bezieht. Mit einem Lithium-Polymer-Akku der gleichen Masse bleibt er doppelt so lange in der Luft.

[Bearbeiten] Beispiele

Stoff/System	Energiedichte in MJ/kg	Bemerkung
Elektrolytkondensator	0,00005	= 50 J/kg
Doppelschicht-Kondensator	0,02
Adenosintriphosphat (ATP)	0,0643	Energiespeicher in biologischen Zellen
Bleiakkumulator	0,11
Ni-Cd Akku	0,14	Quelle Batterien: [1]
NiMH-Akku	0,22
Kohle-Zink Batterie	0,23
Li-Ionen Akku	0,36
Alkali-Mangan-Batterie	0,45
Li-Polymer-Akku	0,55
Zink-Luft	1,2	Oxidator ist Luft und bleibt bei der Bezugsmasse unberücksichtigt
Wasserstoff (inkl. Hydridtank)	ca. 1,19
Wasserstoff (ohne Tank)	119,9
Kohle	30
Pflanzenöl	37
Kerosin	40
Dieselkraftstoff	39,6 - 43,2
Benzin	43
Radioisotopengenerator	ca. 5.000	elektrisch (60.000 MJ/kg thermisch)
Kernspaltung U-235	90.000.000
Kernfusion	300.000.000
Umwandlung von Masse in Energie	90.000.000.000

1 MJ/kg = 1.000 kJ/kg; 1 MJ = 0,2778 kWh

[Bearbeiten] Weitere Energiedichten

Spektrale Energiedichte: $\epsilon _\nu = \frac{d E}{d \nu}$ . Abhängigkeit der Energie eines Strahlungs-Spektrums von der Frequenz.

[Bearbeiten] Siehe auch

Von „http://lexikon.power-oldie.com/Energiedichte“

Kategorie: Physikalische Größe

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Energiedichte aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Suche