エネルギー密度は、物理学のさまざまな分野で使用される概念です。エネルギーは、化学、電気、核物理などのさまざまなシステムに関連付けられており、システムのエネルギー内容について一般化された考えを得るために、エネルギー密度の概念が適用されます。天文学、天体物理学、宇宙論の分野では、エネルギー密度には多くの用途があります。エネルギー密度の寸法式に関するこれらの注記では、その寸法式の定義と導出について説明します。
エネルギー密度の次元式
エネルギー密度の定義から、
エネルギー密度 (E) =エネルギー/体積
したがって、エネルギー密度の次元 =エネルギーの次元 / 体積の次元.
エネルギーの次元 =行われた仕事の次元 =力の次元 x 変位の次元
=[MLT-2].[L] =[ML2T-2]
体積の次元 =[L3]
エネルギー密度の次元 =[ML2T-2]/[L3] =[ML-1T-2]
したがって、エネルギー密度の次元は [ML-1T-2] です
エネルギー密度の意味
エネルギー密度とは、単位体積あたりに蓄えられるエネルギーの量を意味します。空間の単位体積のエネルギー量を示します。さまざまなシナリオでエネルギー密度を測定します。たとえば、原子核内の陽子と中性子は、核結合エネルギーと呼ばれるエネルギーによって結合されています。エネルギーを正確に測定するために、エネルギー密度を計算します。エネルギー密度の概念は、食品から得られるエネルギーや、化学反応中の動物による酸素など、さまざまな生物学的計算に役立ちます。
エネルギー密度は、磁気の分野で重要な役割を果たします。エネルギー密度の助けを借りて、相互インダクタンスと自己インダクタンスに関するさまざまな式を推測します。
エネルギー密度の単位:エネルギー密度の SI 基本単位は kg/m.s2 ですが、j/lit w.h/lit などの他の単位も使用されます。
エネルギー密度は、大きさについてのみ話すため、スカラー量です。指示は関係ありません。
単位と寸法の寸法
身体量の寸法式は、その量でどの底部がどのように保護されているかを表す式として定義されます。適当な強度を有する基部を角括弧［ ］で囲んで示す。例として、(M) として与えられる質量の次元公式があります。重力による加速度は、重力によってアイテムを使用することで得られる加速度です。その SI 単位は m/s² です。それぞれに価値と方向性があります。したがって、これはベクトル量です。重力による加速度は、g を使用して表されます。地球の一般的な重力は 9.8m/s² として与えられます。
寸法の記述例
長方形の面積
長方形の面積の公式を見てみましょう
長方形の面積 =縦 x 横
=l x l (幅は辺の長さも示しています)
=[L1] X [L1]
=[L2]
ここでは、長さの 2 乗を見ることができ、質量と時間の次元を見つけることができません。したがって、長方形の面積の寸法は [M0 L2 T0] と記述されます。
次元式
次元の式は、物理量と基本的な物理量の依存関係をべき乗とともに示しています。
例えば
スピードの公式
速さの公式を考えてみましょう
速度 =距離 / 時間
距離は長さ [L] で表すことができます
時間は [T] と書くことができます
次元の公式は [ M0 L1 T-1]
したがって、速度は長さと時間のみに依存し、質量には依存しないと結論付けることができます。
次元方程式
物理量を次元式と同一視して、次元式を得る。
例
速度 =[ M0 L1 T-1].
次元式の使用
寸法式は、寸法方程式の一貫性と一貫性をチェックするのに役立つツールです。次元式は、物理現象の物理量間の相関関係を確立するためにも使用できます。これらの式は、あるシステムから別のシステムに単位を変更するためにも使用できます。
次元分析の応用
現実の物理学では、寸法解析は測定の重要な部分です。次の理由で次元分析を使用します:
- 次元方程式の一貫性を確保するため;
- 物理現象における物理量間の関係の決定;
- ある単位系から別の単位系に切り替えること
次元式の制限
次元式は、次元定数には関係ありません。さらに、三角関数、指数関数、対数関数などの関数を含む式は導出できません。スカラーまたはベクトルである物理量のコンテキストでは、その量が物理量かどうかについての情報は提供されません。
結論
エネルギー密度の次元式に関するこの章では、エネルギー密度の基礎とその次元分析を学びました。また、さまざまなユースケースと、エネルギー密度を使用する理由についても学びました。かなり大きなシステムを扱う場合、その正確なエネルギー密度を決定することはできません。計算をより正確にするために、エネルギー密度を導き出します。
