Էներգիայի խտություն

Էներգիայի խտություն, ֆիզիկական սկալյար մեծություն, ծավալի միավորում էներգիայի քանակն է։ Կարող է նշանակվել   
  
    
      
        w
      
    
    {\displaystyle w}
  , 
  
    
      
        u
      
    
    {\displaystyle u}
  , 
  
    
      
        
          ρ
          
            E
          
        
      
    
    {\displaystyle \rho _{E}}
   և այլ տառերով։ ՄՀ-ում չափվում է  Ջ/մ³-ներով։   


== Առաձգական մարմնի էներգիայի խտություն ==
Գծային դեֆորմացիայի դեպքում առաձգական մարմնի կուտակած էներգիայի խտությունը հավասար է․ 

  
    
      
        w
        =
        
          
            1
            2
          
        
        
          τ
          
            i
            j
          
        
        
          ε
          
            i
            j
          
        
        =
        
          
            1
            2
          
        
        
          c
          
            i
            j
            k
            l
          
        
        
          ε
          
            i
            j
          
        
        
          ε
          
            k
            l
          
        
      
    
    {\displaystyle w={\frac {1}{2}}\tau _{ij}\varepsilon _{ij}={\frac {1}{2}}c_{ijkl}\varepsilon _{ij}\varepsilon _{kl}}
  , որտեղ
  
    
      
        
          ε
          
            i
            j
          
        
      
    
    {\displaystyle \varepsilon _{ij}}
  -ը դեֆորմացիայի թենզորն է,  
  
    
      
        
          τ
          
            i
            j
          
        
      
    
    {\displaystyle \tau _{ij}}
  -ն՝ լարումների թենզորը, 
  
    
      
        
          c
          
            i
            j
            k
            l
          
        
      
    
    {\displaystyle c_{ijkl}}
  -ն՝ առաձգականության թենզորը։
Պարզագույն դեպքում (սեղմում-ձգում) առաձգական էներգիայի խտությունը հավասար է 

  
    
      
        w
        =
        
          
            
              E
              
                ε
                
                  2
                
              
            
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle w={\frac {E\varepsilon ^{2}}{2}}}
  , որտեղ
  
    
      
        ε
      
    
    {\displaystyle \varepsilon }
  -ը հարաբերական դեֆորմացիան է, 
  
    
      
        E
      
    
    {\displaystyle E}
  -ն՝ Յունգի մոդուլը։


== Իդեալական գազի էներգիայի խտություն ==
Իդեալական գազի էներգիայի խտությունը կարող է հաշվարկվել ճնշման բանաձևից ելնելով կամ մոլեկուլային-մոլային խտությունից և ջերմաստիճանից․

  
    
      
        w
        =
        
          
            1
            
              γ
              −
              1
            
          
        
        p
        =
        
          
            1
            
              γ
              −
              1
            
          
        
        n
        k
        T
        =
        
          
            1
            
              γ
              −
              1
            
          
        
        ν
        R
        T
        =
        
          
            1
            
              γ
              −
              1
            
          
        
        
          
            ρ
            M
          
        
        R
        T
      
    
    {\displaystyle w={\frac {1}{\gamma -1}}p={\frac {1}{\gamma -1}}nkT={\frac {1}{\gamma -1}}\nu RT={\frac {1}{\gamma -1}}{\frac {\rho }{M}}RT}
  , որտեղ

  
    
      
        p
      
    
    {\displaystyle p}
  -ն գազի ճնշումն է , 
  
    
      
        γ
      
    
    {\displaystyle \gamma }
  -ն՝ ադիաբատի ցուցիչը, 
  
    
      
        n
      
    
    {\displaystyle n}
  -ը՝ միավոր ծավալում մոլեկուլների թիվը , 
  
    
      
        k
      
    
    {\displaystyle k}
  -ն՝ Բոլցմանի հաստատունը , 
  
    
      
        T
      
    
    {\displaystyle T}
  -ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը , 
  
    
      
        ν
      
    
    {\displaystyle \nu }
  -ն՝ մոլային խտությունը,, 
  
    
      
        R
      
    
    {\displaystyle R}
  -ը՝ գազային հաստատունը, 
  
    
      
        ρ
      
    
    {\displaystyle \rho }
  -ն՝ խտությունը,  
  
    
      
        M
      
    
    {\displaystyle M}
  -ը՝ մոլային զանգվածը։


== Ֆոտոնային գազի էներգիայի խտություն ==

  
    
      
        T
      
    
    {\displaystyle T}
   ջերմաստիճան ունեցող ֆոտոնային գազի էներգիայի խտությունը (բացարձակ սև մարմնի համասեռ ճառագայթումը) հավասար է․

  
    
      
        w
        =
        
          (
          
            
              
                
                  π
                  
                    2
                  
                
                
                  k
                  
                    4
                  
                
              
              
                15
                
                  c
                  
                    3
                  
                
                
                  ℏ
                  
                    3
                  
                
              
            
          
          )
        
        
          T
          
            4
          
        
        =
        
          
            4
            c
          
        
        σ
        
          T
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle w=\left({\frac {\pi ^{2}k^{4}}{15c^{3}\hbar ^{3}}}\right)T^{4}={\frac {4}{c}}\sigma T^{4}}
  , որտեղ σ -ն Ստեֆան-Բոլցմանի հաստատունն է։Այստեղ 
  
    
      
        ℏ
      
    
    {\displaystyle \hbar }
  -ը Պլանկի պարզեցված հաստատունն է, 
  
    
      
        c
      
    
    {\displaystyle c}
  -ն՝ լույսի արագությունը վակուումում։


== Էներգիայի խտությունը հարաբերականության տեսության մեջ ==
Հարաբերականության հատուկ տեսության մեջ էներգիայի խտությունը հանդիսանում է էներգիա-իմպուլսի թենզորի  
  
    
      
        t
        t
      
    
    {\displaystyle tt}
  -բաղադրիչը;


== Էլեկտրամագնիսական էներգիայի խտություն ==
Էլեկտրամագնիսական էներգիայի խտությունը կարող է արտահայտվել էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի պարամետրերի միջոցով։

ՄՀ-ում  
  
    
      
        w
        =
        
          
            
              
                E
              
              ⋅
              
                D
              
            
            2
          
        
        +
        
          
            
              
                B
              
              ⋅
              
                H
              
            
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{2}}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{2}}}
  ;ՍԳՎ համակարգում։ 
  
    
      
        w
        =
        
          
            
              
                E
              
              ⋅
              
                D
              
            
            
              8
              π
            
          
        
        +
        
          
            
              
                B
              
              ⋅
              
                H
              
            
            
              8
              π
            
          
        
      
    
    {\displaystyle w={\frac {\mathbf {E} \cdot \mathbf {D} }{8\pi }}+{\frac {\mathbf {B} \cdot \mathbf {H} }{8\pi }}}
  ,որտեղ 
  
    
      
        
          E
        
      
    
    {\displaystyle \mathbf {E} }
  -ն էլեկտրական դաշտի լարվածությունն է, 
  
    
      
        
          H
        
      
    
    {\displaystyle \mathbf {H} }
  -ը՝ մագնիսական դաշտի լարվածությունը, 
  
    
      
        
          D
        
      
    
    {\displaystyle \mathbf {D} }
  -ն՝ էլեկտրական մակածման վեկտորը, 
  
    
      
        
          B
        
      
    
    {\displaystyle \mathbf {B} }
  -ն՝ մագնիսական մակածման վեկտորը։.


== Տարբեր համակարգերի էներգիայի խտություն ==
Աղյուսակում բերված են  փակ համակարգերի էներգիայի խտությունները ներառյալ հավելյալ արտաքին բաղադրիչները, ինչպիսիք են օքսիդիչները և ջերմության աղբյուրները՝ բացառելով վերջնական վիճակում գտնվող համակարգի դադարի էներգիան։ 1 ՄՋ ≈ 278 Վտ·ժ։


== Ծանոթագրություններ ==