エネルギー密度

この項目では、単位体積あたりのエネルギー量について説明しています。 運動量との統一的な記述については「エネルギー・運動量密度」をご覧ください。 単位周波数あたりのエネルギー量については「スペクトル密度」をご覧ください。 単位質量あたりのエネルギー量については「比エネルギー」をご覧ください。

エネルギー密度（エネルギーみつど、英: energy density）は、系や空間に保存された単位体積あたりのエネルギーの量で、主に u を使って表される^{[注 1]}。静止質量による静止エネルギーのような利用できないエネルギーを除いた有用な或いは抽出可能なエネルギーで測定される^[2]。宇宙論や一般相対論などでは、エネルギー密度はエネルギー・運動量テンソルに対応すると考えられている。エネルギー密度は圧力と同じ次元を持っており、圧力は系における単位体積あたりのエンタルピーを測定したものであるとも言える。

エネルギー密度 energy density
量記号	u
次元	M⋅L−1⋅T−2
SI単位	J⁄m3

電磁場のエネルギー密度

電場や磁場に保存されたエネルギーの密度は、真空中では

${\displaystyle u={\frac {\varepsilon _{0}}{2}}{\boldsymbol {E}}^{2}+{\frac {1}{2\mu _{0}}}{\boldsymbol {B}}^{2}}$

で与えられる。ここで、E は電場の強度、B は磁束密度である。電磁流体力学では、導電性流体の磁気エネルギーの密度はプラズマのガス圧力を加えた圧力の様に振る舞う。

物質中でのエネルギー密度は

${\displaystyle u={\frac {1}{2}}({\boldsymbol {E}}\cdot {\boldsymbol {D}}+{\boldsymbol {H}}\cdot {\boldsymbol {B}})}$

で与えられる。ここで、D は電束密度、H は磁場の強度である。

脚注

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注釈

1. 俗語としては単位質量あたりのエネルギーの意味で使われることもあるが^[1]、この場合の正確な用語は比エネルギーである。

出典

1. 栄養・生化学辞典
2. “Special Publication 811”. NIST Guide to the SI. NIST. 2017年5月26日閲覧。

関連項目

• 燃焼熱
• 二次電池
• 比推力
• 生理的熱量

外部リンク

• 栄養・生化学辞典『エネルギー密度』 - コトバンク
• Energy density - ブリタニカ百科事典