Omregning fra Elektronvolt til Megajoule

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 Megajoule (MJ)

Megajoulen er en energienhed, der svarer til en million joule. Symbolet er MJ. Det er den skala, hvor energi ophører med at være en laboratoriestørrelse og bliver noget med synlige fysiske følger.

Et køretøj i bevægelse er det letteste holdepunkt. En familiebil på 1500 kilogram ved 100 kilometer i timen bærer omkring 0,58 megajoule bevægelsesenergi, og ved et sammenstød skal alt det blive af et sted. Deformationszoner konstrueres netop omkring det tal, og derfor er det stødenergien og ikke hastigheden, der skrives ind i køretøjernes sikkerhedskrav.

Også sprængstoffer klassificeres her. En dynamitstang frigør cirka én megajoule, og et kilogram TNT omkring 4,2. Da TNT-ækvivalenten er defineret og ikke målt, slår megajoulen bro mellem kemiske sprængstoffer og andre energiudløsninger, så et meteornedslag eller en industriulykke kan beskrives på samme skala som en nedrivningsladning.

Et menneskes daglige energiindtag ligger omkring ti megajoule, samme tal som 2400 kilokalorier set fra den anden side. Kropsarbejde er sammenligneligt: en arbejdsdag med håndarbejde ud over hvilestofskiftet koster nogle megajoule, og en lang cykeletape måske femten.

Brændstoffernes energitæthed pr. masseenhed ligger på denne skala. Benzin indeholder omkring 46 megajoule pr. kilogram, træ cirka 16, og et moderne litiumbatteri omkring 0,9. Den sidste sammenligning, en faktor halvtreds, er det ene tal, der forklarer, hvorfor elfly forbliver vanskelige, mens elbiler ikke gør.

Industrielle og militære systemer bruger enheden til lagret og afgivet energi. Ydelsen af skinnekanoner og elektromagnetiske katapulter angives i megajoule ved mundingen, svinghjulslagring i megajoule, og ligeså den energi, et stort kondensatorbatteri afgiver i et fusionsforsøg.

At sammenligne lagringsteknikker i denne enhed er lærerigt, for afstandene er så store. Et kilogram benzin rummer omkring 46 megajoule, et kilogram tørt træ omkring 16, og et kilogram litium-ion-batteri kun omkring 0,9, en halvtredsindstyvendedel af brændstoffet. Netop det forhold forklarer det meste af den tekniske vanskelighed ved elektrisk flyvning og meget af en elbils vægt. Den anden vej frigør et kilogram uran-235 ved fuldstændig spaltning omkring 80 millioner megajoule, og et kilogram stof fuldt omdannet til energi ville give 90 milliarder. Enheden spænder over hele det område med kun ganske få skift af præfiks.

Én megajoule svarer til en million joule, cirka 0,278 kilowatt-timer eller omkring 239 kilokalorier.