Omregning fra Elektronvolt til Kilojoule

Information om Elektronvolt (eV)

Elektronvolten er en energienhed, der svarer til det arbejde, der udføres på en enkelt elektron, når den passerer en potentialforskel på én volt. Symbolet er eV. Siden SI-omdefineringen i 2019 har den en nøjagtig værdi, 1,602176634 gange ti opløftet til minus nitten joule, fordi elementarladningen nu er en defineret konstant.

Den findes, fordi joulen er håbløst stor for atomernes verden. En enkelt synlig foton bærer mellem cirka 1,6 og 3,3 elektronvolt, og at udtrykke det i joule kræver nitten indledende nuller. At regne i elektronvolt lader en fysiker angive energien i en kemisk binding, en atomar overgang eller et subatomart sammenstød som et tal mellem et og nogle få, hvilket er, hvad en enhed skal gøre.

Skalaen ordner hele fagområder. Kemien bor ved nogle få elektronvolt, energien i bindinger og i de synlige og ultraviolette fotoner, der bryder dem. Røntgenstråling optager kiloelektronvolt. Kernefysikken arbejder i megaelektronvolt, bindingsenergiernes og det radioaktive henfalds skala. Partikelfysikken bruger gigaelektronvolt, hvor protonens hvilemasse er 0,938, og teraelektronvolt ved den store hadronkollider, hvis protoner hver bærer 6,8.

Masse angives i samme enhed gennem masse-energi-relationen. En partikels hvilemasse gives i elektronvolt divideret med lysets hastighed i anden, og fysikere udelader rutinemæssigt nævneren og siger ganske enkelt, at elektronen er 511 kiloelektronvolt. Higgsbosonen er 125 gigaelektronvolt efter samme konvention.

Halvlederteknikken afhænger af den. Det båndgab, der afgør, hvordan et materiale opfører sig elektrisk og optisk, er en energi i elektronvolt: omkring 1,1 for silicium, 3,4 for galliumnitrid, og dette ene tal afgør, om en komponent bliver en solcelle, en transistor eller en blå lysdiode.

Astronomien arver konventionen for højenergetiske fotoner, så gammateleskoper melder deres iagttagelser i gigaelektronvolt og teraelektronvolt i stedet for i bølgelængder.

Partikelacceleratorer bærer navn efter de energier, de når, hvilket er grunden til, at deres navne følger præfikserne. Cockcroft og Waltons maskine, der først spaltede en atomkerne i 1932, arbejdede ved nogle hundrede kiloelektronvolt; Bevatronen i halvtredserne nåede milliarder og fandt antiprotonen; og den store hadronkollider fører protoner til 6,8 teraelektronvolt hver. Den kosmiske stråling sætter alt dette i perspektiv ved at ankomme med energier op til 10 opløftet til tyve elektronvolt, titals millioner gange mere end nogen maskine kan frembringe, om end kun en håndfuld sådanne partikler rammer Jorden på et århundrede pr. kvadratkilometer.

Én elektronvolt svarer til cirka 1,602 gange ti opløftet til minus nitten joule eller omtrent 3,83 gange ti opløftet til minus tyve kalorier.

Information om Kilojoule (kJ)

Kilojoulen er en energienhed, der svarer til 1000 joule. Symbolet er kJ. Den er næringsdeklarationens arbejdsenhed i størstedelen af verden uden for Nordamerika og den naturlige skala for kemiske reaktioner, mekaniske stød og små mængder lagret energi.

Fødevaremærkningen er der, hvor de fleste møder den. Den Europæiske Unions regler kræver, at energien angives i kilojoule med kilokalorier ved siden af, og Australien og New Zealand bruger alene kilojoule. En skive brød indeholder omkring 300 kilojoule, en banan cirka 400, og dagsbehovene ligger mellem omkring 8000 og 10 500. Tallene overstiger modstykkerne i kilokalorier med faktoren 4,184, og derfor forveksles de to skalaer sjældent, når de ses ved siden af hinanden.

Kemien har taget den til sig fuldt ud. Reaktionsentalpier, bindingsdissociationsenergier, gitterenergier og aktiveringsbarrierer opstilles i kilojoule pr. mol, og tallene falder bekvemt: at bryde en almindelig enkelt kovalent binding koster mellem 150 og 500 kilojoule pr. mol, og forbrænding af metan frigør 890.

Mekaniske stød ligger på samme skala. En bil ved 50 kilometer i timen bærer omkring 150 kilojoule bevægelsesenergi pr. ton, et riffelprojektil nogle få, og en boksers slag cirka én. Standarder for beskyttelsesudstyr angiver i kilojoule den energi, en hjelm eller et værn skal optage, og det er det, der gør klassificeringerne sammenlignelige på tværs af konstruktioner.

Enheden beskriver også lagret energi i apparater, der er for små til kilowatt-timer. Kondensatoren i en kamerablitz rummer nogle kilojoule, en defibrillatorafladning ligger omkring 0,2, og et arbejdsslag i et trykluftværktøj bruger en håndfuld. Fysiologien bruger den til bevægelsens energiomkostning, hvor en trappe op koster et menneske omkring 20 kilojoule.

Dens vigtigste konkurrent i offentlig brug er kilokalorien, som lever videre i USA og i talesproget næsten overalt. Hvor begge optræder, er kilojoulen den, der slutter sig til resten af fysikken uden omregningsfaktor.

Materialeprøvning bruger enheden på sin egen måde. Charpyprøven lader et vægtbelastet pendul falde mod en kærvet stang og angiver den energi, der gik til at bryde den, for stål ved stuetemperatur som regel nogle titals joule, men skarpt faldende når temperaturen synker. At tegne den energi mod temperaturen viser overgangen fra sej til sprød, det punkt hvor et metal holder op med at bøje sig og begynder at splintres. Undersøgelsen af de Libertyskibe, der brækkede midt over i det kolde Atlanterhav under Anden Verdenskrig, hvilede netop på denne måling, og nutidige stålkrav angiver stadig en mindste optaget energi ved en angiven temperatur.

Én kilojoule svarer til 1000 joule, cirka 239 kalorier eller omkring 0,278 watttimer.