Densité massique d'énergie

Pour un élément de matière homogène, de masse volumique ${\displaystyle {\rho }=\ {\frac {m}{V}}\ }$ et de volume V, la densité massique d'énergie est reliée à la densité volumique d'énergie par :

${\displaystyle D\ =\ {\frac {1}{\rho }}\ {\frac {E}{V}}}$

Utilisant le volume massique ${\displaystyle v\ =\ {\frac {V}{m}}\ =\ {\frac {1}{\rho }}\ }$ au lieu de masse volumique, cela devient :

${\displaystyle D\ =\ v\ {\frac {E}{V}}}$

Densités d'énergie volumique et massique brutes de quelques carburants.

Dans le domaine du stockage d'énergie, la densité massique d'énergie est utilisée conjointement avec la densité volumique d'énergie pour comparer les performances des technologies de stockage. L'unité généralement utilisée dans ce domaine est le watt-heure par kilogramme : 1 Wh/kg = 3 600 J/kg

Plus la densité d'énergie est élevée, plus il y a d'énergie pouvant être stockée ou transportée pour un volume ou une masse donné. Ceci est particulièrement important dans le domaine des transports (automobile, avion, fusée…). On notera que le choix d'un carburant pour un moyen de transport, outre les aspects économiques, tient compte du rendement du groupe motopropulseur.

Les sources d'énergie de plus forte densité sont issues des réactions de fusion et de fission. En raison des contraintes générées par la fission, elle reste cantonnée à des applications bien précises. La fusion en continu, elle, n'est pas encore maîtrisée à ce jour. Le charbon, le gaz et le pétrole sont les sources d'énergie les plus utilisées au niveau mondial, même s'ils ont une densité d'énergie beaucoup plus faible, le reste étant fourni par la combustion de la biomasse qui a une densité d'énergie encore plus faible.

En physique médicale, de nombreuses grandeurs physiques sont par définition des densités massiques d'énergie. C'est le cas de la dose absorbée et des grandeurs qui en sont dérivées, par exemple la dose équivalente et la dose efficace. On utilise alors des noms spécifiques pour le joule par kilogramme : le gray (Gy) et le sievert (Sv) :

1 Sv = 1 Gy = 1 J/kg

• Dose absorbée ~ dose équivalente ~ dose efficace
• Densité d'énergie ~ Diagramme de Ragone