Как да конвертирате джаули в електронволтове

Както джаулът (J), така и електронволтът (eV) са единици за енергия. За да направите преобразуването от джаули в електронволти, могат да се използват еквивалентностите между двете мерки. Например: 1 J = 6,241 507 649 ×10 ¹⁸  и 1eV = 1,602 176 634 ×10 ^-19  .

Какво е джаул (J)

Джаулът (J) е много малка единица, използвана за измерване на енергия, работа и топлина. Носи това име в чест на английския физик Джеймс Прескот Джаул, един от най-важните референции в термодинамиката.

Може да се определи като работата, която трябва да се извърши, за да се произведе един ват или  ват  (W) мощност за една секунда или ват-секунда (W · s). Ватът измерва мощността и е равен на 1 джаул в секунда (1 J/s). Ватът също се определя по формулата kg⋅m²/s³ .

Други еквиваленти на джаул са:

• 1 J = 6,2415 × 10 ¹⁸  eV (електронволт)
• 1 J = 1 C V (кулонов волт)
• 1 J = 1 N m (нютон метър)
• 1 J = 0,238 кал (калория)

Някои кратни на джаул са:

• 1 kJ (килоджаул) = 10 ³  J
• 1 MJ (мегаджаул) = 10 ⁶  J
• 1 GJ (гигаджаул) = 10 ⁹  J
• 1 TJ (тераджаул) = 10 ¹²  J

Какво е волт (V)

Волтът (V), наричан още  волт  или напрежение, е мярка, използвана за измерване на електрически потенциал, електрическо напрежение и електродвижеща сила. Позволява да се измери силата или налягането, с които протича електричеството. Носи това име в чест на италианския физик и химик Алесандро Волта, създател на първата волтова батерия.

Волтът се определя като потенциалната разлика в проводящ материал, когато ток от един ампер (A) използва един ват (W) мощност. Това може да се представи по следния начин: 1 V = 1 W/A . Амперът измерва интензитета на електрически ток. Ватове или ватове измерват произведената електрическа енергия.

Някои кратни на волта са:

• 1 daV (декаволт) = 10 ¹  V
• 1 hV (хектоволт) = 10 ²  V
• 1 kV (киловолт) = 10 ³  V

Някои еквивалентности на волта с други измервания са:

1 волт = 1 ампер 1 ом

Какво е електронволт (eV)

Когато е необходимо да се направят изчисления с енергийни стойности в атомен мащаб, електронволтът се използва като референтен, което е по-малко измерване от джаула. Електронволтът (eV) е единица за енергия, която изразява промяната в енергията, която съществува, когато един електрон се движи от една потенциална точка към друга, в случай че потенциалната разлика на електрическото поле е 1 волт.

Електронволтът може също да се дефинира като общото количество кинетична енергия, която електрон придобива, докато се движи през потенциална разлика от един волт.

Електронволтът е равен на: 1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  J.

Някои кратни на електронволта са:

• 1 keV (килоелектронволт) = 10 ³  eV
• 1 MeV (мегаелектронволт) = 10 ³  keV = 10 ⁶  eV
• 1 GeV (гигаелектронволт) = 10 ³  MeV = 10 ⁹  eV
• 1 TeV (тераелектронволт) = 10 ³  GeV = 10 ¹²  eV

преобразуване на джаули в електронволти

За да преобразуваме от джаули в електронволти, ние просто трябва да използваме еквивалентността между електронволта и джаула като коефициент на преобразуване:

• 1 eV = 1,602 ×10 ^-19  J
• 1 J = 6,241 × 10 ¹⁸  eV

Като се вземе това предвид, всеки проблем, при който трябва да се направи преобразуване между джаули и електронволти, може да бъде решен. 

Един от най-честите проблеми, които изискват преобразуване от джаули в електронволти, е изчисляването на йонизационната енергия на даден елемент. Това е минималната енергия, необходима за улавяне на електрон от неутрален атом в газообразно и основно състояние.

проблем 1

Ако йонизационната енергия на водороден (Н) атом е 2,195 × 10 ^-18  J, на колко електронволта е равна тази енергия?

Този проблем може да бъде решен по следния начин:

X [eV] = 2,195 ×10 ^-18  J × 1 eV / 1,602 ×10 ^-19  J 

X [eV] = 13,7 eV

Следователно получаваме, че йонизационната енергия на водороден атом е 13,7 eV.

проблем 2

Ако знаем, че йонизационната енергия на мол въглерод (C) е 1086,5 kJ, за да определим нейната еквивалентност в електронволти, трябва да направим следното:

Преобразуване от килоджаули (kJ) в джаули (J): 

X [J] = 1086,5 kJ ×10 ³  J / 1 kJ = 1 086 500 J

X [eV] = 1 086 500 J × 1 eV / 1,602 × 10 ^-19  J

X [eV] = 6,782 ×10 ²⁴   eV

Следователно енергията на йонизация на един мол въглерод (C) е 6,782 × 10 ²⁴   eV.

Библиография

• Няколко автора. Книгата по физика. (2020 г.). Испания. Акал.
• Barrero González, F. Електроенергийни системи. (2004). Испания. Auditorium Editions.
• Санчес, JL; Чорен, Е.; Артеага, А. Въведение в международната система от единици (SI). (2018, 3-то издание. Kindle Edition). Венецуела. Университет на Сулия.
• Примерна задача за преобразуване на джаул в електронволт . Днешната наука. Достъпно на https://cienciadehoy.com/problema-de-ejemplo-de-conversion-de-joule-a-electron-voltios/ .