Sådan konverteres joule til elektronvolt

Både joule (J) og elektronvolt (eV) er energienheder. For at foretage omregningen fra joule til elektronvolt kan ækvivalenserne mellem begge mål bruges. For eksempel: 1 J = 6,241 507 649 × 10 ¹⁸  og 1 eV = 1,602 176 634 × 10 ^-19  .

Hvad er joule (J)

Joule (J) er en meget lille enhed, der bruges til at måle energi, arbejde og varme. Den har det navn til ære for den engelske fysiker James Prescott Joule, en af ​​de vigtigste referencer inden for termodynamik.

Det kan defineres som det arbejde, der skal udføres for at producere en watt eller  watt  (W) effekt i et sekund eller watt-sekund (W · s). Watt måler effekt og er lig med 1 joule pr. sekund (1 J/s). Watt er også defineret af formlen kg⋅m²/s³ .

Andre ækvivalenser af joule er:

• 1 J = 6,2415 × 10 ¹⁸  eV (elektronvolt)
• 1 J = 1 C V (coulomb volt)
• 1 J = 1 Nm (newtonmeter)
• 1 J = 0,238 cal (kalorie)

Nogle multipla af joule er:

• 1 kJ (kilojoule) = ¹⁰³  J
• 1 MJ (megajoule) = ¹⁰⁶  J
• 1 GJ (gigajoule) = 10 ⁹  J
• 1 TJ (terajoule) = 10 ¹²  J

Hvad er volt (V)

Volt (V), også kaldet  volt  eller spænding, er et mål, der bruges til at måle elektrisk potentiale, elektrisk spænding og elektromotorisk kraft. Det giver mulighed for at måle den kraft eller det tryk, som elektricitet flyder med. Det bærer det navn til ære for den italienske fysiker og kemiker Alessandro Volta, skaberen af ​​det første voltaiske batteri.

Volt er defineret som potentialforskellen over et ledende materiale, når en strøm på en ampere (A) bruger en watt (W) effekt. Dette kan repræsenteres som følger: 1 V = 1 W/A . Amperen måler intensiteten af ​​en elektrisk strøm. Watt eller watt måler den elektriske energi, der produceres.

Nogle multipla af volt er:

• 1 daV (dekavolt) = 10 ¹  V
• 1 hV (hektovolt) = 10 ²  V
• 1 kV (kilovolt) = 10 ³  V

Nogle ækvivalenser af volt med andre målinger er:

1 Volt = 1 Ampere 1 Ohm

Hvad er elektronvolt (eV)

Når det er nødvendigt at lave beregninger med energiværdier på atomskala, bruges elektronvolten som reference, hvilket er en mindre måling end joule. Elektronvolten (eV) er en energienhed, der udtrykker ændringen i energi, der eksisterer, når en elektron bevæger sig fra et potentialepunkt til et andet, i tilfælde af at potentialforskellen i det elektriske felt er 1 volt.

Elektronvolten kan også defineres som den samlede mængde kinetisk energi, en elektron vinder, når den bevæger sig gennem en potentialforskel på en volt.

Elektronvolten er lig med: 1.602 176 634 ×10 ⁻¹⁹  J.

Nogle multipla af elektronvolt er:

• 1 keV (kiloelektronvolt) = 10 ³  eV
• 1 MeV (megaelektronvolt) = 10 ³  keV = 10 ⁶  eV
• 1 GeV (gigaelektronvolt) = 10 ³  MeV = 10 ⁹  eV
• 1 TeV (teraelektronvolt) = 10 ³  GeV = 10 ¹²  eV

omdannelse af joule til elektronvolt

For at konvertere fra joule til elektronvolt skal vi simpelthen bruge ækvivalensen mellem elektronvolt og joule som en konverteringsfaktor:

• 1 eV = 1,602 × 10 ^-19  J
• 1 J = 6.241 x ¹⁰¹⁸  eV

Med dette i betragtning kan ethvert problem, hvor der skal foretages en konvertering mellem joule og elektronvolt, løses. 

Et af de mest almindelige problemer, der kræver konvertering fra joule til elektronvolt, er at beregne et grundstofs ioniseringsenergi. Dette er den mindste energi, der er nødvendig for at fange en elektron fra et neutralt atom, i en gasformig og fundamental tilstand.

problem 1

Hvis ioniseringsenergien af ​​et brint (H) atom er 2,195 × 10 ^-18  J, hvor mange elektronvolt er denne energi lig med?

Dette problem kan løses på følgende måde:

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

X [eV] = 13,7 eV

Derfor opnår vi, at ioniseringsenergien af ​​et brintatom er 13,7 eV.

problem 2

Hvis vi ved, at ioniseringsenergien af ​​et mol kulstof (C) er 1086,5 kJ, skal vi gøre følgende for at bestemme dens ækvivalens i elektronvolt:

Konverter fra kilojoule (kJ) til joule (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 × ¹⁰²⁴   eV

Derfor er ioniseringsenergien af ​​et mol kulstof (C) 6,782 × 10 ²⁴   eV.

Bibliografi

• Flere forfattere. Fysik bogen. (2020). Spanien. Akal.
• Barrero González, F. Elektriske kraftsystemer. (2004). Spanien. Auditorium Udgaver.
• Sanchez, JL; Choren, E.; Arteaga, A. Introduktion til det internationale system (SI) af enheder. (2018, 3. udgave. Kindle-udgave). Venezuela. Universitetet i Zulia.
• Joule til elektron volt konvertering eksempel problem . Nutidens videnskab. Tilgængelig på https://cienciadehoy.com/problema-de-ejemplo-de-conversion-de-joule-a-electron-voltios/ .