Densidade de energia é a relação entre a quantidade de energia contida em um dado sistema ou região do espaço e o volume ou a massa, dependendo do contexto, deste sistema/região.
Em contextos, é evidente qual grandeza é mais útil: por exemplo, em um foguete a densidade em relação à massa é o mais importante parâmetro; mas quando se estuda um gás pressurizado ou magnetoidrodinâmica, densidade em relação ao volume é o mais adequado. Em determinadas situações, (comparando, por exemplo, a eficiência de combustíveis, como hidrogênio e gasolina), ambos os valores são apropriados e devem ser explicitados. (O hidrogênio tem maior densidade energética por unidade de massa do que a gasolina, mas densidade energética por unidade de volume muito mais baixa.)
A densidade energética por unidade de volume tem as mesmas unidades físicas da pressão, e em muitas circunstâncias é um sinônimo exato: por exemplo, a densidade de energia do campo magnético podem ser expressa como (e se comporta como) uma pressão física, e a energia requerida para comprimir um gás pode ser calculada multiplicando-se a pressão do gás comprimido por sua alteração de volume.
Densidade de energia em armazenamento e em combustíveis
Em análises de armazenamento de energia, a densidade de energia relaciona a massa de um corpo com a energia nele armazenada. Quanto mais alta a densidade de energia, mais energia pode ser armazenada ou transportada pela mesma quantidade de massa.
No contexto de seleção de combustíveis, a densidade de um combustível é também chamada de energia específica deste combustível.
Densidade de energia gravimétrica e volumétrica de alguns combustíveis e tecnologias de armazenamento (modificado do artigo sobre gasolina):
Nota: Alguns valores podem não ser precisos por causa de isômeros ou outras irregularidades. Ver poder calorífico para uma tabela compreendendo energias específicas de combustíveis importantes. Esta tabela não leva em consideração a massa e o volume do oxigênio exigido para muitas das reações químicas, porque se supõe que esteja disponível livre e presente na atmosfera. Nos casos onde isto não é verdadeiro (como o combustível de foguetes), o oxigênio é incluído como comburente.
Densidade de energia de vários meios de armazenagem.|centre|frame
Tipo de armazenagem Densidade de energia por massa (MJ/kg) Densidade de energia por volume (MJ/L) Pico de eficiência de recuperação (%) Eficiência de recuperação prática (%)Equivalência massa-energia89.876.000.000 Energia de ligação do núcleo hélio-4683.000.0008.57x1024 Fusão nuclear do hidrogênio (fonte energia do Sol)645.000.000 Fissão nuclear (de U-235) (Usado em usinas nucleares)88.250.0001.500.000.000 Urânio natural (99,3% U238, 0,7% U235) em reator reprodutor rápido24.000.000 50%Urânio enriquecido (3,5% U235) em reator de água leve3.456.000 30%Isômero Hf-178m21.326.00017.649.060 Urânio natural (0,7% U235) em reator de água leve443.000 30%Isômero Ta-180m41.340689.964 Hidrogênio líquido14310.1 Hidrogênio gasoso comprimido a 700 bar 1435,6 Hidrogênio gasoso a temperatura ambiente1430,01079 Berílio (tóxico) (queimado ao ar)67,6125,1 Borohidreto de lítio (queimado ao ar)65,243,4 Boro (queimado ao ar)58,9137,8 Gás natural comprimido a 200 bar53,6 10 LPG propano 49,625,3 LPG butano49,127,7 Gasolina46,934,6 Óleo diesel/residencial óleo de calefação45,838,7 Plástico polietileno46,3 42,6 Plástico polipropileno46,3 41,7 gasohol (10% etanol 90% gasolina)43,5428,06 (não consistente com detalhe) Lítio (queimado ao ar)43,123,0 Jet A combustível de aviação / querosene42,833 Óleo biodiesel (óleo vegetal)42,2033 DMF (2,5-dimetilfurano) 42 37,8 Óleo cru (de acordo com a definição de tonelada equivalente de óleo)41,8737 Plástico poliestireno41,4 43,5 Metabolismo de gordura corporal38352222-26%Butanol36,629,2 Energia específica orbital da baixa órbita terrestre33 (aprox.) Grafita (queimada ao ar)32,772,9 Carvão antracita 32,572,4 3636%Silício (queimado ao ar)32,275,1 Alumínio (queimado ao ar)31,083,8 Etanol3024 Plástico poliéster26,0 35,6 Magnésio (queimado ao ar)24,743,0 Carvão betuminoso 2420 Plástico PET23,5 (impuro) Metanol19,715,6 Hidrazina (tóxica) queimada a N2+H2O19,519,3 Amônia (queimada a N2+H2O)18,611,5 Plástico PVC (combustão tóxica imprópria)18,0 25,2 Metabolismo de açúcares, carboidratos e proteínas1726,2(dextrose)2222-26% Cl2O7 + CH4 - calculado17,4 Carvão lignita1414-19 Cálcio (queimado ao ar)15,924,6 Esterco de bovinos seco e de camelos15,5 Madeira6–17 1,81,8–3,2 Hidrogênio líquido + oxigênio (como oxidante) (1:8 (p/p), 14,1:7,0 (v/v))13,3335,7 Sódio (queimado a úmico a hidróxido de sódio)13,312,8 Decomposição de Cl2O7 - calculado12,2 Nitrometano11,312,9 Lixo doméstico88-11 Sódio (queimado a seco a óxido de sódio)9,18,8 Octanitrocubano explosivo - calculado7,4 Sódio (reagindo com cloro)7,0349 Amonal (Al+NH4NO3 oxidante)6,912,7 Tetranitrometano + hidrazina explosiva - calculado6,6 Hexanitrobenzeno explosivo - calculado6,5 Zinco (queimado ao ar)5,338,0 Plástico Teflon (combustão tóxica, mas retardante de chama)5,111,2 Ferro (queimado a óxido de ferro (III))5,240,68 Ferro (queimado a óxido de ferro (II))4,938,2 TNT4,1846,92 Termita de cobre (Al + CuO como oxidante)4,1320,9 Termita (pé de Al + Fe2O3 como oxidante)4,00 18,4 Ar comprimido a 300 bar (a 12 °C), sem recipiente0,5120,16 ANFO3,88 Decomposição de peróxido de hidrogênio (como monopropelente)2,73,8 Bateria íon lítio com nanofios25,42,54-2,72?29 95%Bateria de cloreto de lítio tionilo 2,5 Bateria de íon fluoreto 1,71,7-(?)2,8(?)2,8(?) Célula combustível regenerativa (célula combustível com reservatório interno de hidrogênio muito usado como uma bateria)1,62 Decomposição (tóxica) de hidrazina (como monopropelente)1,61,6 Decomposição de nitrato de amônia (como monopropelente)1,42,5 Capacitor por EEStor (capacidade aclamada)1,0 "Brisa molecular"1~1 Bateria sódio-enxofre 1,23 85%Nitrogênio líquido0,77C. Knowlen, A.T. Mattick, A.P. Bruckner and A. Hertzberg, "High Efficiency Conversion Systems for Liquid Nitrogen Automobiles" , Society of Automotive Engineers Inc, 1988.0,62 Bateria de íon lítioA typically available lithium ion cell with an Energy Density of 201 wh/kg 0.540,54–0,720.90,9–1,9 95%Bateria de lítio enxofre0,540,54-1,44 Penetrador de energia cinética1,91,9-3,43030-54 Projétil 5,56 × 45 mm NATO0,40,4-0,83,23,2-6,4 Bateria Zn-ar0,40,40 a 1,75,95,9 Bateria inercial0,5 8181-94%Gelo0,3350,335 Bateria de fluxo zinco-bromo0,270,27–0,306 Ar comprimido a 20 bar (a 12 °C), sem recipiente0,270,01 64%Bateria NiMH0,22 0,36 60% Bateria NiCd0.140,14-0,22 80% Bateria ácido chumbo0,090,09–0,11 0,140,14–0,17 7575-85%Ar comprimido in fiber-wound bottle at 200 bar (at 24 °C)0.10.1 Commercial lead acid battery pack0.0720.072-0.079 Vanadium redox battery0.09 0.1188 7070-75%Vanadium bromide redox battery0.18 0.252 81%compressed air in steel bottle at 200 bar (at 24 °C)0.040.1 Ultracapacitor0.0206 0.050 Supercapacitor0.01 98.5%90%Capacitor0.002 Water at 100 m dam height0.0010.001 8585-90%Spring power (clock spring), torsion spring0.0003 0.0006
Categoria:Conceitos fundamentais da física Categoria:Grandezas físicas Categoria:Armazenagem de energia