Densità energetica: differenze tra le versioni

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L'energia per unità di volume ha sempre le stesse unità fisiche ("dimensioni") della [[pressione]], e in molte circostanze è davvero un [[Sinonimia|sinonimo]] esatto: ad esempio, la [[energia del campo elettromagnetico|densità di energia del campo magnetico]] può essere espressa (e si comporta) come una pressione in fisica, e l'energia richiesta per comprimere un gas può essere determinata moltiplicando la pressione del gas compresso per la sua variazione di volume.

[[Immagine:Energy Density.PNG|thumb|400px|right|Rapporto di alcune densità di energia: <br /> energia volumetrica rispetto a energia massica]]

== Densità dell'energia in immagazzinamento e carburanti ==

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|+ Tavola delle Densità di Energia

!Tipo di stoccaggio

!Densità di energia <br /> per massa <br /> (MJ/kg)

!Densità di energia <br /> per volume <br /> (MJ/[[Litro|L]])

!Picco dell'efficenza efficienza<br /> di recupero %

!Efficienza <br /> di recupero <br /> pratica %

|-

|align=left|[[Equivalenza massa-energia]]||89.876.000.000|| || ||

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|align=left|[[Fissione nucleare]] (dell'[[U 235]] puro) (<small>Usato al 80-90% in bombe atomiche e nel [[reattore nucleare a fissione]] dei [[sottomarino nucleare|sottomarini nucleari]]</small>)||88.250.000||1.500.000.000|| |||

|-

|align=left|[[Uranio]] (naturale) <br /> <small> (99,3% U238, 0,7% U235) nel [[reattore nucleare veloce autofertilizzante]]</small><ref>[http://petroleum.berkeley.edu/patzek/ce24/Spring2003/heatvalues.htm]</ref>||24,000,000|||| ||50%<ref>[https://netfiles.uiuc.edu/mragheb/www/NPRE%20402%20ME%20405%20Nuclear%20Power%20Engineering/High%20Temperature%20Gas%20Cooled%20Reactor%20HTGR.pdf netfiles.uiuc.edu]</ref>

|-

|align=left|[[Uranio arricchito]] (3,5% U235) nel [[Reattore nucleare europeo ad acqua pressurizzata|reattore nucleare ad acqua naturale]]||3.456.000|||| ||30%

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|align=left|[[Economia a idrogeno|Idrogeno]] (gassoso compresso a 700 bar)<ref>[http://www.gov.pe.ca/photos/original/dev_solutions.pdf Solutions for Hydrogen Storage and Distribution<!-- Titolo generato automaticamente -->]</ref>||143||5,6|| ||

|-

|align=left|[[Idrogeno]] <br /> (gassoso a temperatura ambiente)||143||0,01079|| ||

|-

|align=left|[[Berillio]] (tossico) <br /> (bruciato in aria)||67,6||125,1|| ||

|-

|align=left|[[Boroidruro di litio]] (bruciato in aria)||65,2||43,4|| ||

Riga 133:

|align=left|[[Sodio]] (bruciato in umido fino a [[Idrossido di sodio]])||13,3||12,8|| ||

|-

|align=left|[[Anidride perclorica|Cl₂O₇]] <br /> decomposizione - calcolato||12,2|| || ||

|-

|align=left|[[Nitrometano]]||11,3||12,9|| ||

Riga 141:

|align=left|[[Sodio]] (bruciato in [[ossido di sodio]] secco)||9,1||8,8|| ||

|-

|align=left|[[Ottanitrocubano]] <br /> esplosivo - calcolato||8,5||17|| ||

|-

|align=left|[[Tetranitrotetraedrano]] <br /> esplosivo - calcolato||8,3|| || ||

|-

|align=left|[[Eptanitrocubano]] <br /> esplosivo - calcolato||8,2|| || ||

|-

|align=left|[[Dinitroacetilene]] <br /> esplosivo - calcolato ||7,9|| ||

|-

|align=left|[[Sodio]] (reagendo con [[cloro]])||7,035|| || ||

|-

|align=left|[[Tetranitrocubano]] esplosivo - calcolato||6,95|| || ||

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|align=left|[[Esanitrobenzene]] esplosivo - calcolato||6,5|| || ||

|-

|align=left|[[Octogen]] <br /> esplosivo - calcolato||6,3|| || ||

|-

|align=left|[[ANFO|ANNM]]<br> /><small> (Nitrato ammonio + Nitrometano) </small>||6,26|| || ||

|-

|align=left|[[Zinco]] (ossidato in aria)||5,3||38,0|| ||

|-

|align=left|Plastica:[[PTFE|Teflon]] <br /> <small>(tossico da combustione, ritardante la fiamma)</small> ||5,1||11,2|| ||

|-

|align=left|[[Ferro]] <br /> (ossidato a [[ossido ferrico]])||5,2||40,68|| ||

|-

|align=left|[[Ferro]] <br /> (ossidato a [[ossido ferroso]])||4,9||38,2|| ||

|-

|align=left|[[Trinitrotoluene|TNT]] (esplosivo)||4,18||6,92|| ||

|-

|align=left|[[Termite (miscela incendiaria)|Termite]]-Cuprica (Al + [[Ossido rameico|CuO]] come [[ossidante]])||4,13||20,9|| ||

|-

|align=left|[[Termite (miscela incendiaria)|Termite]] (Polvere di Al + [[Ossido ferrico|Fe₂O₃]] come [[ossidante]])||4,00 [http://xtronics.com/reference/energy_density.htm]||18,4|| ||

|-

|align=left|[[ANFO]] <br /> <small>([[nitrato d'ammonio]] + [[gasolio]])</small>||3,7|| ||

|-

|align=left|Decomposizione del [[Perossido di idrogeno]] (come [[mono-propellente]])||2,7||3,8|| ||

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|align=left|[[Capacitore]] costruito da [[EEStor]] (capacità del prodotto venduto in massa)||2,46||5,45|| ||

|-

|align=left|[[Acqua transcritica]] <br /> bollente in pressione <br /> (220,64 bar a 373,8 °C)||1,968||0,708 || ||

|-

|align=left|[[Proiettile penetratore a energia cinetica]] ([[APFSDS]])|||<span style="display:none">1,9</span>1,9-3,4|||<span style="display:none">30</span>30-54 || ||

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|align=left|[[Batteria litio-solfuro]]|||<span style="display:none">0,54</span>0,54-1,44|| || ||

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|align=left|[[Stoccaggio di aria compressa|Aria compressa]] a 300 bar (12 °C), senza includere il contenitore||0,512||0,16|| ||

|-

|align=left|[[Volano (meccanica)]]||0,5|| || |||<span style="display:none">81</span>81-94%{{Citazione necessaria|date=January 2008}}

|-

|align=left|Proiettile [[NATO]] calibro <br /> [[5,56 × 45 mm]]|||<span style="display:none">0,4</span>0,4-0,8|||<span style="display:none">3,2</span>3,2-6,4|| ||

|-

|align=left|[[Pila zinco-aria]]|||<span style="display:none">0,4</span>0,40 to 1,7|||<span style="display:none">5,9</span>5,9|| ||

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=== Commento alla tabella ===

Le fonti di energia a maggiore densità sono la [[fusione nucleare]] e la [[fissione nucleare]]. L'energia del [[Sole]] è una forma di fusione nucleare (deuterio-deuterio) che si calcola come disponibile per circa 5 [[Miliardo|miliardi]] di anni (sotto forma di [[luce solare]] e altre radiazioni), ma l'odierna tecnologia non ha ancora (forse? vedi [[Polywell]] e [[Z machine]]) risolto il problema di creare un reattore a fusione sostenibile. La fissione del U-235 nelle [[Centrale nucleare|centrali nucleari]] sarà ancora disponibile per [[Milione|milioni]] di anni a causa della vasta disponibilità dell'elemento sulla Terra (filtrando o facendo evaporare l'acqua di [[mare]], nel [[sedimento]] ottenuto si trova [[cloruro di sodio]], [[manganese]], [[carbonato di calcio]] e [[terre rare]], tra queste gli [[Attinoidi|attinidi]] e tra questi l'uranio.) <ref>[http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/cohen.html Facts from Cohen<!-- Titolo generato automaticamente -->]</ref>.

Il [[carbone]] e il [[petrolio]] sono le principali fonti di energia primaria negli [[Stati Uniti d'America|Stati Uniti]] ma possiedono una densità energetica molto minore. La combustione delle [[biomasse]] locali può soddisfare le limitate necessità di energia domestiche di utenze isolate (case ben coibentate, con [[cogenerazione]]) in zone rurali e periferiche ([[Stufa|riscaldamento]], [[lampada a olio]], ecc.) a livello mondiale.

La densità energetica (quanta energia si ha per unità di peso o volume) non è una misura della [[Efficienza energetica|efficienza della conversione in energia]] (energia fornita in rapporto a quella immessa) o [[Energia grigia|energia incorporata]] (quanto costa in [[EROEI|energia]] la fornitura energetica in rapporto alla coltivazione-estrazione, [[raffinazione]], distribuzione, e la gestione dell'[[inquinamento]]). Come ogni processo su larga scala, l'uso intensivo dell'energia causa un impatto sull'ambiente: ad esempio, l'[[effetto serra]], l'accumulo di [[scorie nucleari]], la [[deforestazione]], l'inquinamento dei mari, sono alcune delle conseguenze della scelta tra diversi tipi di energia.

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== Densità di energia di campi elettrici e magnetici ==

I campi [[campo elettrico|elettrici]] e [[campo magnetico|magnetici]] contengono energia. Nel vuoto, la densità di energia per unità di volume (in unità SI) è data da

:<math> U = \frac{\varepsilon_0}{2} \mathbf{E}^2 + \frac{1}{2\mu_0} \mathbf{B}^2 </math>,

dove '''E''' è il campo elettrico e '''B''' il campo magnetico.

Nel contesto della [[magnetoidrodinamica]], la fisica dei fluidi conduttori, la densità di energia magnetica si comporta come un termine di [[pressione]] che si somma alla [[teoria cinetica|pressione del gas]] del [[fisica del plasma|plasma]].

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*{{en}}[http://scienceworld.wolfram.com/physics/EnergyDensity.html Eric Weisstein's world of physics: energy density]

*{{en}}[http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/cosConstant.html Baez physics: Esiste una costante cosmologica?]

*{{en}}[http://math.ucr.edu/home/baez/vacuum.html Cos'è l'energia del vuoto?]

*{{en}}Introductory review of cosmic inflation [http://arxiv.org/abs/hep-ph/0304257]

*{{en}}An exposition to inflationary cosmology [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0005003]