줄을 전자 볼트로 변환하는 방법

줄(J)과 전자볼트(eV)는 모두 에너지 단위입니다. 줄에서 전자볼트로 변환하기 위해 두 측정값 사이의 동등성을 사용할 수 있습니다. 예: 1 J = 6.241 507 649 ×10 ¹⁸  및 1eV = 1.602 176 634 ×10 ^-19  .

줄(J)이란?

줄(J)은 에너지, 일, 열을 측정하는 데 사용되는 매우 작은 단위입니다. 그것은 열역학에서 가장 중요한 참고 자료 중 하나인 영국 물리학자 제임스 프레스콧 주울(James Prescott Joule)을 기리기 위해 그 이름을 가지고 있습니다.

1초 동안 1와트 또는 와트  (W)의 전력 을 생산하기 위해 수행해야 하는 작업 또는 와트-초(W s)로 정의할 수 있습니다  . 와트는 전력을 측정하며 초당 1줄(1J/s)과 같습니다. 와트는 kg⋅m²/s³ 공식으로도 정의됩니다 .

줄의 다른 등가물은 다음과 같습니다.

• 1 J = 6.2415 × 10 ¹⁸  eV(전자볼트)
• 1J = 1CV(쿨롱볼트)
• 1J = 1Nm(뉴턴 미터)
• 1J = 0.238칼로리(칼로리)

줄의 일부 배수는 다음과 같습니다.

• 1kJ(킬로줄) =  10 ^3J
• 1 MJ(메가줄) = 10 ⁶  J
• 1GJ(기가줄) =  10 ^9J
• 1TJ(테라줄)  = ^1012J

볼트(V)란?

볼트  또는 전압 이라고도 하는 볼트(V)는  전위, 전압 및 기전력을 측정하는 데 사용되는 측정 단위입니다. 전기가 흐르는 힘이나 압력을 측정할 수 있습니다. 그것은 최초의 볼타 배터리를 만든 이탈리아의 물리학자이자 화학자인 알레산드로 볼타를 기리기 위해 그 이름을 지었습니다.

볼트는 1암페어(A)의 전류가 1와트(W)의 전력을 사용할 때 전도성 물질에 걸친 전위차로 정의됩니다. 이것은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. 1 V = 1 W/A . 암페어는 전류의 강도를 측정합니다. 와트 또는 와트는 생산되는 전기 에너지를 측정합니다.

볼트의 배수는 다음과 같습니다.

• 1 daV(데카볼트) = 10 ¹  V
• 1hV(헥토볼트) =  10 ^2V
• 1kV(킬로볼트) =  10 ^3V

다른 측정과 볼트의 몇 가지 등가는 다음과 같습니다.

1볼트 = 1암페어 1옴

전자볼트(eV)란?

원자 규모의 에너지 값으로 계산이 필요한 경우 전자볼트가 기준으로 사용되며 이는 줄보다 작은 측정값입니다. 전자볼트(eV)는 전기장의 전위차가 1볼트일 때 전자가 한 전위에서 다른 전위로 이동할 때 존재하는 에너지의 변화를 나타내는 에너지 단위이다.

전자볼트는 또한 전자가 1볼트의 전위차를 통해 이동할 때 전자가 얻는 운동 에너지의 총량으로 정의할 수 있습니다.

^{전자볼트는 1.602 176 634 ×10 −19}  J 와 같습니다.

전자 볼트의 배수는 다음과 같습니다.

• 1keV(킬로전자볼트) =  10 ^3eV
• 1 MeV(메가전자볼트) = 10 ³  keV = 10 ⁶  eV
• 1 GeV(기가전자볼트) = 10 ³  MeV = 10 ⁹  eV
• 1 TeV(테라전자볼트) = 10 ³  GeV = 10 ¹²  eV

줄에서 전자볼트로 변환

줄에서 전자볼트로 변환하려면 전자볼트와 줄 사이의 등가를 변환 계수로 사용해야 합니다.

• 1eV = 1.602 × ^10-19J 
• 1 J = 6.241 ×10 ¹⁸  eV

이를 고려하면 줄과 전자볼트 사이의 변환이 이루어져야 하는 모든 문제를 해결할 수 있습니다. 

줄에서 전자볼트로 변환해야 하는 가장 일반적인 문제 중 하나는 원소의 이온화 에너지를 계산하는 것입니다. 이것은 가스 상태의 기본 상태에서 중성 원자로부터 전자를 포획하는 데 필요한 최소 에너지입니다.

문제 1

수소(H) 원자의 이온화 에너지가 2.195 ×10 ^-18  J라면 이 에너지는 몇 전자볼트인가?

이 문제는 다음과 같은 방법으로 해결할 수 있습니다.

X [eV] = 2.195 ×10 ^-18J  × 1eV / 1.602 ×  10  ^-19J

X[eV] = 13.7eV

따라서 수소 원자의 이온화 에너지는 13.7eV임을 알 수 있습니다.

문제 2

탄소(C) 1몰의 이온화 에너지가 1086.5kJ라는 것을 알고 있다면 전자볼트 단위로 등가를 결정하려면 다음을 수행해야 합니다.

킬로줄(kJ)에서 줄(J)으로 변환: 

X [J] = 1086.5kJ ×10 ^3J  / 1kJ = 1,086,500J

X [eV] = 1,086,500J × 1eV / 1.602 ×  10 ^-19J

 X [ eV] = 6.782 ×10 ^24eV 

따라서 탄소(C) 1몰의 이온화 에너지는 6.782×1024eV ^이다   .

서지

• 여러 저자. 물리학 책. (2020). 스페인. 아칼.
• Barrero González, F. 전력 시스템. (2004). 스페인. 강당 에디션.
• 산체스, JL; 초렌, E.; Arteaga, A. 단위의 국제 시스템(SI) 소개. (2018, 3판. 킨들 에디션). 베네수엘라. 줄리아 대학교.
• 줄에서 전자 볼트로의 변환 예제 문제 . 오늘의 과학. https://cienciadehoy.com/problema-de-ejemplo-de-conversion-de-joule-a-electron-voltios/ 에서 이용 가능합니다 .