Διαστατικός τύπος Ενεργειακής Πυκνότητας
Η πυκνότητα ενέργειας είναι μια έννοια που χρησιμοποιείται σε διάφορους κλάδους της φυσικής. Η ενέργεια συνδέεται με διάφορα συστήματα όπως η χημική, η ηλεκτρική και η πυρηνική φυσική και για να έχουμε μια γενικευμένη ιδέα για το ενεργειακό περιεχόμενο του συστήματος, εφαρμόζεται η έννοια της ενεργειακής πυκνότητας. Στους τομείς της αστρονομίας, της αστροφυσικής και της κοσμολογίας, η ενεργειακή πυκνότητα έχει πολλές εφαρμογές. Σε αυτές τις σημειώσεις του τύπου διάστασης για την ενεργειακή πυκνότητα, συζητάμε τον ορισμό και την εξαγωγή για τον τύπο διαστάσεων της.
Διαστατικός τύπος ενεργειακής πυκνότητας
Από τον ορισμό της ενεργειακής πυκνότητας, γνωρίζουμε ότι
Ενεργειακή πυκνότητα (Ε) =ενέργεια/όγκος
Άρα, η διάσταση της ενεργειακής πυκνότητας =διάσταση ενέργειας / διάσταση όγκου.
Διάσταση ενέργειας =διάσταση εκτελεσθείσας εργασίας =διάσταση δύναμης x διάσταση μετατόπισης
=[MLT-2].[L] =[ML2T-2]
Διάσταση όγκου =[L3]
Η διάσταση της ενεργειακής πυκνότητας =[ML2T-2]/[L3] =[ML-1T-2]
Έτσι, η διάσταση της ενεργειακής πυκνότητας είναι [ML-1T-2]
Έννοια της ενεργειακής πυκνότητας
Ως ενεργειακή πυκνότητα νοείται η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται ανά μονάδα όγκου. Δείχνει την ποσότητα ενέργειας μιας μονάδας όγκου χώρου. Μετράμε την ενεργειακή πυκνότητα σε διαφορετικά σενάρια. Για παράδειγμα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια μέσα σε έναν πυρήνα συγκρατούνται μεταξύ τους από μια ενέργεια που ονομάζεται ενέργεια πυρηνικής δέσμευσης. Για να έχουμε ακριβή μέτρηση της ενέργειας, υπολογίζουμε την ενεργειακή πυκνότητα. Η έννοια της ενεργειακής πυκνότητας είναι χρήσιμη σε διαφορετικούς βιολογικούς υπολογισμούς, όπως η ενέργεια που προέρχεται από τα τρόφιμα και το οξυγόνο από ζώα κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων.
Η ενεργειακή πυκνότητα παίζει ζωτικό ρόλο στο πεδίο του μαγνητισμού. Με τη βοήθεια της ενεργειακής πυκνότητας, συμπεραίνουμε διαφορετικές εκφράσεις σχετικά με την αμοιβαία και την αυτεπαγωγή.
Μονάδα ενεργειακής πυκνότητας:η βασική μονάδα SI για την ενεργειακή πυκνότητα είναι kg/m.s2, αλλά χρησιμοποιούνται και άλλες μονάδες όπως j/lit w.h/lit.
Η ενεργειακή πυκνότητα είναι μια κλιμακωτή ποσότητα καθώς μιλάμε μόνο για το μέγεθος. δεν εμπλέκονται οδηγίες.
Διαστάσεις σε μονάδες και μετρήσεις
Ο τύπος διαστάσεων οποιασδήποτε σωματικής ποσότητας ορίζεται ως η έκφραση που αντιπροσωπεύει πώς και ποια τμήματα του πυθμένα προστατεύονται σε αυτήν την ποσότητα. Υποδηλώνεται μέσω συμβόλων που περικλείουν τα τμήματα βάσης με την κατάλληλη αντοχή σε ορθογώνια αγκίστρια, δηλ. [ ]. Ένα παράδειγμα είναι ο τύπος διάστασης της μάζας, ο οποίος δίνεται ως (M). Η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας είναι η επιτάχυνση που επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός αντικειμένου λόγω της βαρυτικής δύναμης. Η μονάδα SI του είναι m/s². Το καθένα έχει αξία και κατεύθυνση. Επομένως, είναι μια διανυσματική ποσότητα. Η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας αναπαρίσταται με τη βοήθεια της χρήσης g. Το γενικό βάρος της γης δίνεται ως 9,8 m/s².
Παραδείγματα για να γράψετε διαστάσεις
Εμβαδόν ορθογωνίου
Ας πάρουμε τον τύπο του εμβαδού του ορθογωνίου
Εμβαδόν του ορθογωνίου =μήκος x πλάτος
=l x l (όπου το πλάτος δείχνει επίσης το μήκος της πλευράς)
=[L1] X [L1]
=[L2]
Εδώ, μπορούμε να δούμε το μήκος στη δύναμη του 2 και δεν μπορούμε να βρούμε τη διάσταση της μάζας και του χρόνου. Επομένως, η διάσταση του εμβαδού ενός ορθογωνίου γράφεται ως [M0 L2 T0].
Τύπος διαστάσεων
Ο τύπος διαστάσεων απεικονίζει την εξάρτηση της φυσικής ποσότητας με τη θεμελιώδη φυσική ποσότητα, μαζί με τις δυνάμεις.
Για παράδειγμα
Ο τύπος της ταχύτητας
Ας πάρουμε τον τύπο της ταχύτητας
Ταχύτητα =Απόσταση / Χρόνος
Η απόσταση μπορεί να γραφτεί σε μήκος [L]
Ο χρόνος μπορεί να γραφτεί ως [T]
Ο τύπος διαστάσεων θα ήταν [ M0 L1 T-1]
Ως εκ τούτου, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η ταχύτητα εξαρτάται μόνο από το μήκος και τον χρόνο, όχι από τη μάζα.
Διαστατική εξίσωση
Το φυσικό μέγεθος εξισώνεται με τον τύπο διαστάσεων για να ληφθεί η διαστατική εξίσωση.
Παράδειγμα
Ταχύτητα = [ M0 L1 T-1].
Χρήσεις τύπου διαστάσεων
Ένας τύπος διαστάσεων μπορεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να ελέγξετε τη συνοχή και τη συνοχή της εξίσωσης διαστάσεων. Ο τύπος διαστάσεων μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να καθορίσει τη συσχέτιση μεταξύ των φυσικών μεγεθών των φυσικών φαινομένων. Αυτοί οι τύποι μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αλλαγή μονάδων από το ένα σύστημα στο άλλο.
Εφαρμογή της ανάλυσης διαστάσεων
Στη φυσική της πραγματικής ζωής, η ανάλυση διαστάσεων είναι ένα κρίσιμο μέρος της μέτρησης. Χρησιμοποιούμε ανάλυση διαστάσεων για τους εξής λόγους:
- Για να διασφαλίσετε ότι μια εξίσωση διαστάσεων είναι συνεπής;
- Προσδιορισμός της σχέσης μεταξύ φυσικών μεγεθών σε φυσικά φαινόμενα.
- Για εναλλαγή από ένα σύστημα μονάδας σε άλλο.
Περιορισμοί τύπων διαστάσεων
Οι τύποι διαστάσεων δεν αφορούν τη σταθερά διαστάσεων. Επιπλέον, οποιοσδήποτε τύπος περιέχει συναρτήσεις όπως τριγωνομετρική, εκθετική, λογαριθμική και παρόμοια δεν μπορεί να εξαχθεί. Στο πλαίσιο του γεγονότος ότι ένα φυσικό μέγεθος είναι βαθμωτό ή διάνυσμα, δεν παρέχει καμία πληροφορία σχετικά με το εάν η ποσότητα είναι φυσική ή όχι.
Συμπέρασμα
Σε αυτό το κεφάλαιο σχετικά με τον τύπο διάστασης για την ενεργειακή πυκνότητα, μάθαμε τα βασικά της ενεργειακής πυκνότητας και τη διαστατική της ανάλυση. Μάθαμε επίσης τις διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης του και τον λόγο πίσω από τη χρήση της ενεργειακής πυκνότητας. Όταν έχουμε να κάνουμε με ένα αρκετά μεγάλο σύστημα, δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε την ακριβή ενεργειακή του πυκνότητα. Για να κάνουμε τους υπολογισμούς πιο ακριβείς, εξάγουμε έτσι την ενεργειακή πυκνότητα.
