Comment convertir des joules en électron-volts

Le joule (J) et l’électronvolt (eV) sont des unités d’énergie. Pour faire la conversion de joules en électronvolts, les équivalences entre les deux mesures peuvent être utilisées. Par exemple : 1 J = 6,241 507 649 ×10 ¹⁸  et 1eV = 1,602 176 634 ×10 ^-19  .

Qu’est-ce que le joule (J)

Le joule (J) est une très petite unité utilisée pour mesurer l’énergie, le travail et la chaleur. Il porte ce nom en l’honneur du physicien anglais James Prescott Joule, l’une des références les plus importantes en thermodynamique.

Il peut être défini comme le travail qui doit être fait pour produire un watt ou  watt  (W) de puissance pendant une seconde, ou watt-seconde (W · s). Le watt mesure la puissance et est égal à 1 joule par seconde (1 J/s). Le watt est également défini par la formule kg⋅m²/s³ .

Les autres équivalences de joule sont :

• 1 J = 6,2415 × 10 ¹⁸  eV (électronvolt)
• 1 J = 1 C V (coulomb volt)
• 1 J = 1 N m (newton mètre)
• 1 J = 0,238 cal (calorie)

Certains multiples de joule sont :

• 1 kJ (kilojoule) = 10 ³  J
• 1 MJ (mégajoule) = 10 ⁶  J
• 1 GJ (gigajoule) = 10 ⁹  J
• 1 TJ (térajoule) = 10 ¹²  J

Qu’est-ce que le volt (V)

Le volt (V), également appelé  volt  ou tension, est une mesure utilisée pour mesurer le potentiel électrique, la tension électrique et la force électromotrice. Il permet de mesurer la force ou la pression avec laquelle l’électricité circule. Elle porte ce nom en l’honneur du physicien et chimiste italien Alessandro Volta, créateur de la première pile voltaïque.

Le volt est défini comme la différence de potentiel à travers un matériau conducteur lorsqu’un courant d’un ampère (A) utilise un watt (W) de puissance. Ceci peut être représenté comme suit : 1 V = 1 W/A . L’ampère mesure l’intensité d’un courant électrique. Les watts ou watts mesurent l’énergie électrique produite.

Certains multiples du volt sont:

• 1 daV (décavolt) = 10 ¹  V
• 1 hV (hectovolt) = 10 ²  V
• 1 kV (kilovolt) = 10 ³  V

Certaines équivalences du volt avec d’autres mesures sont :

1 Volt = 1 Ampère 1 Ohm

Qu’est-ce que l’électronvolt (eV)

Lorsqu’il est nécessaire de faire des calculs avec des valeurs d’énergie à l’échelle atomique, l’électronvolt est utilisé comme référence, qui est une mesure plus petite que le joule. L’électronvolt (eV) est une unité d’énergie qui exprime le changement d’énergie qui existe lorsqu’un électron se déplace d’un point de potentiel à un autre, dans le cas où la différence de potentiel du champ électrique est de 1 volt.

L’électronvolt peut également être défini comme la quantité totale d’énergie cinétique qu’un électron gagne lorsqu’il se déplace à travers une différence de potentiel d’un volt.

L’électronvolt est égal à : 1,602 176 634 ×10 ⁻¹⁹  J.

Certains multiples de l’électron-volt sont :

• 1 keV (kiloélectronvolt) = 10 ³  eV
• 1 MeV (mégaélectronvolt) = 10 ³  keV = 10 ⁶  eV
• 1 GeV (gigaélectronvolt) = 10 ³  MeV = 10 ⁹  eV
• 1 TeV (téraélectronvolt) = 10 ³  GeV = 10 ¹²  eV

conversion de joules en électronvolts

Pour convertir des joules en électronvolts, il suffit d’utiliser l’équivalence entre l’électronvolt et le joule comme facteur de conversion :

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

En tenant compte de cela, tout problème nécessitant une conversion entre joules et électronvolts peut être résolu. 

L’un des problèmes les plus courants qui nécessitent une conversion de joules en électronvolts est le calcul de l’énergie d’ionisation d’un élément. C’est l’énergie minimale nécessaire pour capter un électron d’un atome neutre, à l’état gazeux et fondamental.

problème 1

Si l’énergie d’ionisation d’un atome d’hydrogène (H) est de 2,195 ×10 ^-18  J, à combien d’électronvolts cette énergie est-elle égale ?

Ce problème peut être résolu de la manière suivante :

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

X [eV] = 13,7 eV

Par conséquent, nous obtenons que l’énergie d’ionisation d’un atome d’hydrogène est de 13,7 eV.

problème 2

Si nous savons que l’énergie d’ionisation d’une mole de carbone (C) est de 1086,5 kJ, pour déterminer son équivalence en électronvolts nous devons faire ce qui suit :

Conversion de kilojoules (kJ) en joules (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

Par conséquent, l’énergie d’ionisation d’une mole de carbone (C) est de 6,782 ×10 ²⁴   eV.

Bibliographie

• Plusieurs auteurs. Le livre de physique. (2020). Espagne. Akal.
• Barrero González, F. Systèmes d’alimentation électrique. (2004). Espagne. Éditions Auditorium.
• Sanchez, JL; Choren, E.; Arteaga, A. Introduction au système international (SI) d’unités. (2018, 3e édition. Édition Kindle). Venezuela. Université de Zulia.
• Exemple de problème de conversion Joule en électron-volt . La science d’aujourd’hui. Disponible sur https://cienciadehoy.com/problema-de-ejemplo-de-conversion-de-joule-a-electron-voltios/ .