كثافة الطاقة - Energy density

هذه صفحة مكتوبة بالعربية البسيطة، انظر الصفحة الأصلية
كثافة الطاقة
Energy density
الوحدة الدوليةج/م3
In الوحدة الدولية الأساسيةكغ·م−1s−2
اشتقاقات من
كميات أخرى
U = ط/ح

كثافة الطاقة، هي كمية الطاقة المخزونة في نظام ما أو منطقة من الفراغ لكل وحدة حجم. قد تستخدم بالعامية أيضاً لحساب الطاقة لكل وحدة كتلة، على الرغم من أن المصطلح الدقيق لهذا هو الطاقة المحددة. في كثير من الأحيان الطاقة المفيدة أو القابلة للاستخراج فقط هي التي يتم قياسها، وهو ما يعني أن الطاقة التي لا يمكن الوصول إليها (مثل طاقة كتلة الراحة) يتم تجاهلها.[1] في سياق علم الكون أو سياقات 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[تحرير | عدل المصدر]

كثافات الطاقة للمواد الشائعة المخزنة للطاقة[تحرير | عدل المصدر]

مادة التخزين نوع الطاقة الطاقة المعينة

(م.ج/كغ)

كثافة الطاقة

(م.ج/ل)

الاستخدام
ديوتريوم (في مفاعل الاندماج) الاندماج النووي 87,900,000[2] 3,930,000 تجريبي
يورانيوم (في الاستنسال) الانصهار النووي 80,620,000[3] 1,539,842,000 محطات الطاقة الكهربائية
الثوريوم (في الاستنسال) الانصهار النووي 79,420,000[3] 929,214,000 تجريبي
بلوتنيوم 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 أو الغاز الطبيعي المسال (المضغوط) الكيمائية 55.5 22.2 الطهي، تدفئة المنازل
الديزل كيميائية 48 35.8 محركات السيارات، محطات الطاقة الكهربائية
الغاز النفطي المسال (يشمل البروبان / البوتان) كيميائية 46.4 26 الطهي، تدفئة المنازل، محركات السيارات، سائل القداحات
غازولين (البترول) كيميائية 46.4 34.2 محركات السيارات، محطات الطاقة الكهربائية
وقود نفاث (الكيروسين) كيميائية 42.8 [4] 37.4 محركات الطائرات
الدهون (حيوانية/نباتية) كيميائية 37 34 التغذية البشرية والحيوانية
الفحم (الصلب أو القاري) كيميائية ~30 ~38 محطات الطاقة الكهربائية، تدفئة المنازل
الهيدروكربونات (تشمل السكريات) كيميائية 17 التغذية البشرية والحيوانية
البروتين الكيميائية 16.8 التغذية البشرية والحيوانية
الأخشاب كيميائية 16.2[بحاجة لمصدر] 13 تدفئة المنازل، الطهي
تي إن تي كيميائية 4.6 المتفجرات
البارود كيميائية 3[بحاجة لمصدر] المتفجرات
بطارية فلز الليثيوم

(الطراز القابل للشحن قيد التطوير)

الكهروكيميائية 1.8 4.32 الأجهزة الإلكترونية المحمولة، المشاعل
بطارية ليثيوم-أيون كهروكيميائية 0.36[5]–0.875[6] 0.9–2.63 محركات السيارات، الأجهزة الإلكترونية المحمولة، المشاعل
Flywheel ميكانيكية .36 – .5
البطارية القلوية الكهروكيميائية 0.5[7] 1.3[7] 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[8][9][10][11][12][13] 0.05-0.06[8][9][10][11][12][13] Electronic circuits
Electrostatic capacitor كهربية (كهروستاتيكية) 0.00001-0.0002[14] 0.00001-0.001[14][15][16] Electronic circuits


قدرات الطاقة لأشكال التخزين الشائعة
جهاز التخزين محتوى الطاقة

(جول)

نوع الطاقة الكتلة القياسية

(غ)

الحجم القياسي

(العرض × الطول × العمق بالمليمتر)

قلوية AA battery[17] 9,360 كهروكيميائية 24 14.2 × 50
قلوية C battery[17] 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] 18 x 65
رقاقة البطاطس 41,900[19] Chemical 1.89 60 × 40 × 1
شطيرة اللحم المقدد والجبن[20] 1,470,000 Chemical 145 100 × 100 × 28

كثافة الطاقة في مخزن الطاقة وفي الوقود[تحرير | عدل المصدر]

Selected energy densities plot[21][22][23][24][25][26][27][28]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

كثافات طاقة تتجاهل المكونات الخارجية[تحرير | عدل المصدر]

كثافات الطاقة في وسط الطاقة
نوع التخزين الطاقة المحددة

(م.ج/كغ)

كثافة الطاقة

(م.ج/ل)

الطاقة المحددة

(و.س/كغ)

كثافة الطاقة

(و.س/ل)

كفاءة الاسترجاع المثلى % كفاءة الاسترجاع العملية %
Antimatter &&&&090000000000.&&&&&09e10 = 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[29] 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[29] 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[29] 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[30] 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[31] 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[32] 0.0364 * 14,888.9 10.1
الغاز الطبيعي المسال (NG at −160 °C) 53.6[32] 22.2 * 14,888.9 6,166.7
الغاز الطبيعي المضغوط (NG compressed to 250 bar/~3,600 psi) 53.6[32] 9 * 14,888.9 2,500.0
الغاز النفطي المسال البروبان[33] 49.6 25.3 * 13,777.8 7,027.8
LPG butane[33] 49.1 27.7 * 13,638.9 7,694.5
الغازولين (البترول)[33] 46.4 34.2 * 12,888.9 9,500.0
البلاستيك متعدد البروبلين 46.4[34] 41.7 12,888.9 11,583.3
البلاستيك متعدد الإثيلين 46.3[34] 42.6 12,861.1 11,833.3
النفط الخام (according to the definition of ton of oil equivalent) 46.3 37[32] * 12,861.1 10,277.8
Residential heating oil[33] 46.2 37.3 * 12,833.3 10,361.1
وقود الديزل[33] 45.6 38.6 * 12,666.7 10,722.2
100LL Avgas 44.0[35] 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[36]/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)[مطلوب توضيح] 42[37] 37.8 11,666.7 10,500.0
Polystyrene plastic 41.4[34] 43.5 11,500.0 12,083.3
Body fat metabolism 38 35 * 10,555.6 9,722.2 22[38]
Butanol 36.6 29.2 10,166.7 8,111.1
Gasohol E85 (85% ethanol 15% gasoline by volume) 33.1 25.65[بحاجة لمصدر] 9,194.5 7,125.0
Graphite 32.7 72.9 9,083.3 20,250.0
Coal, anthracite[39] 26 – 33 34 – 43 7,222.2 – 9,166.7 9444.5 – 11944.5 36
Silicon[40] 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[34] 35.6 7,222.2 9,888.9
Magnesium 24.7 43.0 6,861.1 11,944.5
Coal, bituminous[39] 24-35 26 – 49 6666.7 – 9722.2 7222.2 – 13611.1
PET plastic 23.5 (impure)[41] 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)[مطلوب توضيح] 18.0[34] 25.2 5,000.0 7,000.0
الخشب[42] 18.0 5,000.0
الخث briquette[43] 17.7 4,916.7
Sugars, carbohydrates, and protein metabolism[بحاجة لمصدر] 17 26.2 (dextrose) 4,722.2 7,277.8 2222[44]
الكالسيوم[بحاجة لمصدر] 15.9 24.6 4,416.7 6,833.3
غلوكوز 15.55 23.9 4,319.5 6,638.9
Dry cow dung and cameldung 15.5[45] 4,305.6
الفحم، اللغنيت[بحاجة لمصدر] 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)[46] 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[47] 2,500.0
Household waste 8.0[48] 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[49] 1.59 6.02 441.7 1,672.2
Liquid nitrogen[مطلوب توضيح] 0.77[50] 0.62 213.9 172.2
Compressed air at 300 bar (potential energy) 0.5 0.2 138.9 55.6 >50%[بحاجة لمصدر]
Latent heat of fusion of ice[بحاجة لمصدر] (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 8585-90%[بحاجة لمصدر]
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[تحرير | عدل المصدر]

انظر أيضاً[تحرير | عدل المصدر]

الهوامش[تحرير | عدل المصدر]

  1. ^ "The Two Classes of SI Units and the SI Prefixes". NIST Guide to the SI. Retrieved 2012-01-25.
  2. ^ J. D. Huba. "NRL Plasma Formulary (revised 2016)" (PDF). Naval Research Laboratory. p. 44. Retrieved 2017-05-16.
  3. ^ أ ب "Computing the energy density of nuclear fuel". whatisnuclear.com. Retrieved 2014-04-17.
  4. ^ http://www.exxonmobilaviation.com/AviationGlobal/Files/WorldJetFuelSpec2008.pdf
  5. ^ "Overview of lithium ion batteries" (PDF). Panasonic. Jan 2007. Archived from the original (PDF) on November 7, 2011. Unknown parameter |deadurl= ignored (help)
  6. ^ "Panasonic NCR18650B" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2015-07-22. Unknown parameter |deadurl= ignored (help)
  7. ^ أ ب "Energizer EN91 AA alkaline battery datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  8. ^ أ ب "Maxwell supercapacitor comparison" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  9. ^ أ ب "Nesscap ESHSP series supercapacitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  10. ^ أ ب "Cooper PowerStor XL60 series supercapacitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  11. ^ أ ب "Kemet S301 series supercapacitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  12. ^ أ ب "Nichicon JJD series supercapatcitor datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  13. ^ أ ب "skelcap High Energy Ultracapacitor" (PDF). Skeleton Technologies. Retrieved 13 October 2015.
  14. ^ أ ب "Vishay STE series tantalum capacitors datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  15. ^ "nichicon TVX aluminum electrolytic capacitors datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  16. ^ "nichicon LGU aluminum electrolytic capacitors datasheet" (PDF). Retrieved 2016-01-10.
  17. ^ أ ب "Battery Energy Tables".
  18. ^ "18650 Battery capacities".
  19. ^ "Calories in Lay's Classic Potato Chips". CalorieKing. Retrieved 4 March 2017.
  20. ^ "Calories in Ham And Cheese Sandwich". Retrieved 22 May 2014.
  21. ^ "Green Power Lacks the Energy Density to Run Our Civilization, LENR Might Provide It." LENR & Cold Fusion News. N.p., 24 July 2014. Web.
  22. ^ 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.
  23. ^ "Panasonic Develops New Higher-Capacity 18650 Li-Ion Cells." Green Car Congress. N.p., 25 Dec. 2009. Web.
  24. ^ Stura, Enrico, and Claudio Nicolini. "New nanomaterials for light weight lithium batteries." Analytica chimica acta 568.1 (2006): 57-64.
  25. ^ "Energy Density of Coal - Hypertextbook." The Energy Density of Coal. N.p., 2003. Web.
  26. ^ "Heat Values of Various Fuels - World Nuclear Association." World Nuclear Association. N.p., Sept. 2016. Web.
  27. ^ "Overview of Storage Development DOE Hydrogen Program." Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. N.p., May 2000. Web.
  28. ^ Wong, Kaufui Vincent and Dia, Sarah, “Nanotechnology in Batteries.” ASME J. Energy Resour. Technol. 2016.
  29. ^ أ ب ت College of the Desert, “Module 1, Hydrogen Properties”, Revision 0, December 2001 Hydrogen Properties. Retrieved 2014-06-08.
  30. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed) (page 164)
  31. ^ "Boron: A Better Energy Carrier than Hydrogen? (28 February 2009)". Eagle.ca. Retrieved 2010-05-07.
  32. ^ أ ب ت ث Envestra Limited. Natural Gas. Retrieved 2008-10-05.
  33. ^ أ ب ت ث ج IOR Energy. List of common conversion factors (Engineering conversion factors). Retrieved 2008-10-05.
  34. ^ أ ب ت ث ج Paul A. Kittle, Ph.D. "ALTERNATE DAILY COVER MATERIALS AND SUBTITLE D - THE SELECTION TECHNIQUE" (PDF). Retrieved 2012-01-25.
  35. ^ "537.PDF" (PDF). June 1993. Retrieved 2012-01-25.
  36. ^ "Energy Density of Aviation Fuel". Hypertextbook.com. Retrieved 2010-05-07.
  37. ^ Nature. "Production of dimethylfuran for liquid fuels from biomass-derived carbohydrates : Abstract". Nature. Retrieved 2010-05-07.
  38. ^ 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%
  39. ^ أ ب Fisher, Juliya (2003). "Energy Density of Coal". The Physics Factbook. Retrieved 2006-08-25.
  40. ^ Silicon as an intermediary between renewable energy and hydrogen
  41. ^ "Elite_bloc.indd" (PDF). Retrieved 2010-05-07.
  42. ^ "Biomass Energy Foundation: Fuel Densities". Woodgas.com. Archived from the original on 2010-01-10. Retrieved 2010-05-07.
  43. ^ "Bord na Mona, Peat for Energy" (PDF). Bnm.ie. Archived from the original (PDF) on 2007-11-19. Retrieved 2012-01-25.
  44. ^ Justin Lemire-Elmor (April 13, 2004). "The Energy Cost of Electric and Human-Powered Bicycle" (PDF). Retrieved 2012-01-25.
  45. ^ "energy buffers". Home.hccnet.nl. Retrieved 2010-05-07.
  46. ^ 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
  47. ^ 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.
  48. ^ David E. Dirkse. energy buffers. "household waste 8..11 MJ/kg"
  49. ^ "Technical bulletin on Zinc-air batteries". Duracell. Archived from the original on 2009-01-27. Retrieved 2009-04-21.
  50. ^ 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[تحرير | عدل المصدر]

بيانات الكثافة[تحرير | عدل المصدر]

  • ^ "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[تحرير | عدل المصدر]

كتب[تحرير | عدل المصدر]

  • 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
الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/كثافة_الطاقة"