Kraft tetthet

Fysisk størrelse
Etternavn	arealerelatert krafttetthet
Formel symbol	${\ displaystyle I, \, S, \, E, \, M, \, q, \, \ psi}$
Avledet fra	Ytelse per område
Størrelse og enhetssystem enhet dimensjon SI J · s -1 · m -2 M · T −3

Fysisk størrelse
Etternavn	volumetrisk effekttetthet
Formel symbol	${\ displaystyle \ phi}$
Avledet fra	Ytelse per volum
Størrelse og enhetssystem enhet dimensjon SI J · s -1 · m -3 M · L −1 · T −3

Den effekttetthet (eller også den effekt-tetthet kvotient ) beskriver i fysikk fordeling av inne eller leverbar kraft over en viss mengde , og følgelig alltid har form ${\ displaystyle P}$${\ displaystyle X}$

${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} P} {\ mathrm {d} X}}}$

Ulike fysiske størrelser blir referert til som effekttetthet, avhengig av applikasjonen :

• Tetthet på overflaten : For transport og operasjoner brukes strømningsrelaterte ytelsesmålinger med enheten W / m ² . Disse inkluderer en generell størrelse, den intensitet I , som en spesiell elektromagnetisk effekttetthet størrelsene S og Poynting vektor , irradians E , emittance M , varmefluks q , energi flukstetthet ψ og lydintensitet jeg .${\ displaystyle {\ vec {S}}}$
• Volumeffekttetthet : Hvis effekten er relatert til volumet den er implementert i, har størrelsen dimensjonen W / m ³ og kan også refereres til som volumrelatert effekt φ eller volumetrisk effekttetthet . Denne størrelsen er av spesiell interesse for tekniske energiomformere (for så vidt også i energilagringssystemer , der i tillegg til energitettheten ), f.eks. B. i dampgeneratorer, reaktorer eller batterier.
• Massestrømtetthet : Den kraft kan også bli referert til sin masse , spesielt for karakterisering av energi omformere og lagringssystemer, dvs. effekttettheten kan gis i W / kg. Spesielle vilkår er spesifikk kraft eller gravimetrisk effekttetthet . Denne variabelen er spesielt relevant for kjøretøy og mobile enheter og har nylig spilt en viktig rolle i for eksempel elektromobilitet .
• Spektral effekttetthet : I vibrasjonsprosesser blir ofte fordelingen av kraft innenfor det aktuelle frekvens- eller bølgelengdeområdet vurdert. For dette formålet z. B. i kommunikasjon engineering den spektrale effekttettheten S _ν eller S _λ , somdanneret effekttetthetsspektrum .

Strålingsfysikk (overflateeffekttetthet)

Figuren beskriver effekttettheten S for elektromagnetisk stråling, som avtar med kvadratet av avstanden

Innen strålingsfysikkfeltet ( termisk stråling , elektromagnetiske bølger ) tilsvarer effekttettheten S mengden av Poynting-vektoren . Når det gjelder en punktkilde, reduseres effekttettheten med avstandens kvadrat. Tross alt må den samme kraften fordeles over et stadig større område A med økende avstand. Dette er også kjent som klaring demping .

Effekten hentet fra bølgen kan bestemmes ut fra effekttettheten til den innfallende bølgen og det antenneeffektive området.

Energiomformer

I kjernekonstruksjon er volumstrømtettheten et mål på varmen som frigjøres per volumsenhet i en reaktor. Her blir beregninger vanligvis gjort i enheten kW / l (1000 watt / liter). Enheten kW / kg _tungmetall brukes til å beskrive drivstoffelementbelastningen. Sistnevnte enhet kalles også spesifikk ytelse.

Når det gjelder brenselceller , akkumulatorer eller kondensatorer , bestemmer volumstrømtettheten størrelsen på cellene, masseeffektdensiteten ( W / kg ) vekten. Dette spiller en viktig rolle i elektromobilitet . Et Ragone-diagram knytter dem til energitettheten .

Ved bruk av solenergi og vindenergi brukes en områdes relatert krafttetthet; dette er den strålende kraften som bestråles per område eller kraften til vinden som strømmer gjennom et område. Denne effekttettheten til en energikilde indikerer hvor mye kraft som blir konvertert til watt per arealeenhet i kvadratmeter. Jo høyere denne verdien er, jo mindre z. B. et kraftverk kan utformes. Omvendt betyr lav effekttetthet høyere materialkostnader.

Effekttetthet ved bruk av fornybar energi

Krafttettheten i fornybar energi er hovedsakelig relatert til området, da

• den delen av fornybare energier som er avhengig direkte (solvarme, solcell, biomasse), indirekte (vind) eller delvis (nær overflate geotermisk) av global stråling fra solen, er meningsfylt knyttet til området og
• Selv med dyp geotermisk energi er det fornuftig å referere til området, siden denne energien frigjøres fra innsiden av jorden via den sfæriske overflaten til utsiden / over.

Se også

• Forhold mellom kraft og vekt

hovne opp

1. ↑ Hamburg utdanningsserver
2. ↑ ^{et b c} Energistatistikk for BMWi ( Memento av den opprinnelige fra 27 august 2010 i Internet Archive ) Omtale: The arkiv koblingen er satt inn automatisk og har ennå ikke blitt sjekket. Vennligst sjekk originalen og arkivlenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. ( MS Excel ; 2,3 MB) @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / www.bmwi.de
3. ↑ [VDI Nachrichten 15-07-2011, side 18 "Solkraftverk i stor skala: Håp med en mørk side"]
4. ↑ juwi og First Solar realiserer et solcelleanlegg på 53 MW i Brandenburg på 162 ha med et planlagt utbytte på 53 GWh / et solcelleanlegg Bad Liebnrose 21. april 2009, åpnet 3. juni 2010
5. ↑ Kan energiintensive industrier drives av karbonfri elektrisitet? (PDF; 686 kB). Hentet 15. februar 2019.
6. ↑ heise online: Studie: Vindkraftpotensial begrenset til en watt per kvadratmeter. Hentet 28. september 2019 .