Energiedichtheid

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De energiedichtheid is de hoeveelheid energie per massa- of volume-eenheid, opgeslagen in een stof. Bij conventionele brandstoffen en accu's gaat het daarbij om chemische energie, voor kernbrandstoffen spreekt men van kernenergie. In het geval de stof verbrand wordt, spreekt men ook wel van calorische waarde. Voor de geschiktheid van een stof als energiebron is niet alleen de energiedichtheid van belang, maar ook de energiebalans: hoeveel energie moet worden geïnvesteerd om een bepaalde hoeveelheid energie te verkrijgen?

De grootste energiedichtheid hoort bij de volledige annihilatie van materie met antimaterie.

energiedichtheid
Energiebron Aggregatietoestand in MJ in kWh per
Annihilatiereactie n.v.t. 90 × 109 25 × 109 kg
Kernfusie van deuterium-tritium vast 58 × 107 16 × 107 kg
Kernsplijting van uranium vast 80 × 106 22 × 106 kg
Verbranding van steenkool vast 30 8,3 kg
Verbranding van plastic vast 30 8,3 kg
Verbranding van droog hout vast 19 5,3 kg
Verbranding van droge koemest vast 15 4,2 kg
Li-ion batterij vast 0,36 0,10 kg
Verbranding van dieselolie vloeibaar 36 10 liter
Verbranding van benzine vloeibaar 32 8,9 liter
Verbranding van lpg vloeibaar 25,5 - 28,7 7,1 - 8,0 liter
Verbranding van methanol vloeibaar 18 5 liter
Verbranding van waterstof vloeibaar 8,5 2,4 liter
Gebruik in brandstofcel van waterstof gas † 1,13 0,313 liter
Verbranding van aardgas gas † 31,7 8,8 m3
Verbranding van stadsgas gas † 11 3,1 m3

† Bij atmosferische druk

Andere soorten energiedichtheid[bewerken]

Bij elektromagnetische straling met een continuüm van golflengten/frequenties kan men de energiedichtheid ten opzichte van de golflengte bekijken (eenheid: J/m), wat dan ook meestal wordt geschreven als functie van golflengte, of de energiedichtheid ten opzichte van de frequentie (eenheid: J/Hz), geschreven als functie van frequentie. De energie van de stralingscomponenten tussen twee golflengten of frequenties is de integraal van de betreffende energiedichtheidfunctie. Bij het omrekenen van de golflengtevorm naar de frequentievorm en terug dient er rekening mee te worden gehouden dat vanwege

\lambda = \frac{c}{\nu}

geldt

|\mathrm{d}\lambda| = \frac{c}{\nu^2} |\mathrm{d}\nu|   en   |\mathrm{d}\nu| = \frac{c}{\lambda^2} |\mathrm{d}\lambda|

overeenkomstig substitutie van de variabele bij integratie.

Als gevolg van de omrekeningsfactor zal in geval van energiedichtheidfuncties met een piek, de piek van de functie van golflengte niet helemaal corresponderen met die van de functie van frequentie. Bij bijvoorbeeld een zwarte straler liggen de pieken bij een golflengte van 2,90 mm gedeeld door de temperatuur in Kelvin, en een frequentie van 58,8 GHz maal de temperatuur in Kelvin (het product is 170.000 km/s in plaats van de lichtsnelheid), zie bijvoorbeeld kosmische achtergrondstraling.

Bij een grafische representatie met lineaire horizontale en verticale schalen wordt die hoeveelheid energie gevisualiseerd als een oppervlakte. Bij een grafische representatie met voor één of beide assen een logaritmische schaal geldt dit niet meer.

Een en ander geldt ook voor energie per tijdseenheid (vermogen) en/of per oppervlakte-eenheid en/of per ruimtehoek.

Zie ook generalisaties van het begrip dichtheid.

Zie ook[bewerken]