Wie man Joule in Elektronenvolt umrechnet

Sowohl das Joule (J) als auch das Elektronenvolt (eV) sind Energieeinheiten. Um die Umrechnung von Joule in Elektronenvolt vorzunehmen, können die Äquivalenzen zwischen beiden Maßen verwendet werden. Zum Beispiel: 1 J = 6,241 507 649 × 10 ¹⁸  und 1 eV = 1,602 176 634 × 10 ^–19  .

Was ist Joule (J)

Das Joule (J) ist eine sehr kleine Einheit zur Messung von Energie, Arbeit und Wärme. Es hat diesen Namen zu Ehren des englischen Physikers James Prescott Joule, einer der wichtigsten Referenzen in der Thermodynamik.

Sie kann als die Arbeit definiert werden, die verrichtet werden muss, um ein Watt oder  Watt  (W) Leistung für eine Sekunde oder Wattsekunde (W · s) zu erzeugen. Das Watt misst die Leistung und entspricht 1 Joule pro Sekunde (1 J/s). Das Watt wird auch durch die Formel kg⋅m²/s³ definiert .

Andere Äquivalenzen von Joule sind:

• 1 J = 6,2415 × 10 ¹⁸  eV (Elektronenvolt)
• 1 J = 1 CV (Coulomb-Volt)
• 1 J = 1 Nm (Newtonmeter)
• 1 J = 0,238 cal (Kalorien)

Einige Vielfache von Joule sind:

• 1 kJ (Kilojoule) = 10 ³  J
• 1 MJ (Megajoule) = 10 ⁶  J
• 1 GJ (Gigajoule) = 10 ⁹  J
• 1 TJ (Terajoule) = 10 ¹²  J

Was ist Volt (V)

Das Volt (V), auch  Volt  oder Spannung genannt, ist ein Maß zur Messung des elektrischen Potentials, der elektrischen Spannung und der elektromotorischen Kraft. Es erlaubt, die Kraft oder den Druck zu messen, mit dem Strom fließt. Sie trägt diesen Namen zu Ehren des italienischen Physikers und Chemikers Alessandro Volta, dem Schöpfer der ersten voltaischen Batterie.

Das Volt ist definiert als die Potentialdifferenz über einem leitfähigen Material, wenn ein Strom von einem Ampere (A) ein Watt (W) Leistung verbraucht. Dies kann wie folgt dargestellt werden: 1 V = 1 W/A . Das Ampere misst die Stärke eines elektrischen Stroms. Watt oder Watt messen die erzeugte elektrische Energie.

Einige Vielfache des Volts sind:

• 1 daV (Dekavolt) = 10 ¹  V
• 1 hV (Hektovolt) = 10 ²  V
• 1 kV (Kilovolt) = 10 ³  V

Einige Äquivalenzen des Volts mit anderen Messungen sind:

1 Volt = 1 Ampere 1 Ohm

Was ist das Elektronenvolt (eV)

Wenn es notwendig ist, Berechnungen mit Energiewerten auf atomarer Ebene durchzuführen, wird das Elektronenvolt als Referenz verwendet, das ein kleineres Maß als das Joule ist. Das Elektronenvolt (eV) ist eine Energieeinheit, die die Energieänderung ausdrückt, die entsteht, wenn sich ein Elektron von einem Potentialpunkt zu einem anderen bewegt, falls die Potentialdifferenz des elektrischen Feldes 1 Volt beträgt.

Das Elektronenvolt kann auch als die Gesamtmenge an kinetischer Energie definiert werden, die ein Elektron gewinnt, wenn es sich durch eine Potentialdifferenz von einem Volt bewegt.

Das Elektronenvolt ist gleich: 1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  J.

Einige Vielfache des Elektronenvolts sind:

• 1 keV (Kiloelektronenvolt) = 10 ³  eV
• 1 MeV (Megaelektronenvolt) = 10 ³  keV = 10 ⁶  eV
• 1 GeV (Gigaelektronenvolt) = 10 ³  MeV = 10 ⁹  eV
• 1 TeV (Teraelektronenvolt) = 10 ³  GeV = 10 ¹²  eV

joule in elektronenvolt umwandlung

Um von Joule in Elektronenvolt umzurechnen, müssen wir einfach die Äquivalenz zwischen Elektronenvolt und Joule als Umrechnungsfaktor verwenden:

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

Unter Berücksichtigung dessen kann jedes Problem gelöst werden, bei dem eine Umrechnung zwischen Joule und Elektronenvolt erfolgen muss. 

Eines der häufigsten Probleme, das eine Umrechnung von Joule in Elektronenvolt erfordert, ist die Berechnung der Ionisationsenergie eines Elements. Dies ist die minimale Energie, die benötigt wird, um ein Elektron von einem neutralen Atom in einem gasförmigen und fundamentalen Zustand einzufangen.

Problem 1

Wenn die Ionisierungsenergie eines Wasserstoffatoms (H) 2,195 × 10 ^-18  J beträgt, wie vielen Elektronenvolt entspricht diese Energie?

Dieses Problem kann auf folgende Weise gelöst werden:

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

X [eV] = 13,7 eV

Daher erhalten wir, dass die Ionisierungsenergie eines Wasserstoffatoms 13,7 eV beträgt.

Problem 2

Wenn wir wissen, dass die Ionisationsenergie eines Mols Kohlenstoff (C) 1086,5 kJ beträgt, müssen wir Folgendes tun, um seine Äquivalenz in Elektronenvolt zu bestimmen:

Konvertieren von Kilojoule (kJ) in 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 × 10 ²⁴   eV

Daher beträgt die Ionisierungsenergie von einem Mol Kohlenstoff (C) 6,782 × 10 ²⁴   eV.

Literaturverzeichnis

• Mehrere Autoren. Das Physikbuch. (2020). Spanien. Akal.
• Barrero González, F. Elektrische Energiesysteme. (2004). Spanien. Auditorium-Ausgaben.
• Sanchez, JL; Choren, E.; Arteaga, A. Einführung in das Internationale Einheitensystem (SI). (2018, 3. Auflage. Kindle-Edition). Venezuela. Universität Zulia.
• Beispielproblem zur Umwandlung von Joule in Elektronenvolt Die heutige Wissenschaft. Verfügbar unter https://cienciadehoy.com/problema-de-ejemplo-de-conversion-de-joule-a-electron-voltios/ .