Omregning fra Elektronvolt til Millijoule

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 Millijoule (mJ)

Millijoulen er en energienhed, der svarer til en tusindedel joule, altså 0,001 joule. Symbolet er mJ. Den er den første enhed på vejen nedad fra joulen, hvor menneskekroppen holder op med at mærke, hvad der sker, og derfor dukker den op overalt, hvor en lille mængde energi skal frigives med vilje og med præcision.

Hverdagens mekanik når derned uden besvær. En papirclips på et gram, sluppet fra en meter, lander med omkring ti millijoule. At trykke en tast ned kræver et par stykker, at vende et blad betydeligt mindre, og gnisten, der springer fra et dørhåndtag på en tør dag, bærer mellem én og ti. Det sidste tal ligger omtrent ved føletærsklen, hvilket gør millijoulen til den mindste energi, et menneske sædvanligvis bemærker uden at få det at vide.

Eksplosionsbeskyttelsen er skrevet her. Den mindste antændelsesenergi for metan i luft ligger omkring 0,28 millijoule og for propan omkring 0,25, mens skyer af mel, sukker eller metalstøv kræver titals millijoule. Standarder for farlige områder fastsætter et kredsløbs tilladte lagrede energi ud fra disse tal, så hele bygningsværket omkring egensikkerhed hviler på størrelser af denne orden og ikke på, hvad et spændingsmeter viser.

Medicinske og industrielle lasere bedømmes i millijoule pr. impuls. En godhedskoblet laser til fjernelse af tatoveringer eller til stenknusning leverer nogle hundrede millijoule på få nanosekunder, og netop den yderste korthed forvandler en beskeden energi til en spidseffekt på megawatt. Kapsulotomi i øjet bruger nogle få millijoule, og hudlægens apparater doseres i samme enhed, fordi det, der afgør virkningen i vævet, er dosen pr. impuls og ikke behandlingen som helhed.

Små elektriske og akustiske størrelser lander også her. En laserpen på en milliwatt udsender én millijoule i sekundet. Den, der taler højt, udstråler omkring én millijoule lyd i sekundet, og lydgiveren i en røgalarm flere. En kondensator på en mikrofarad ladet til halvtreds volt gemmer 1,25 millijoule, og det er den slags tal, der trykkes på blitzkredsløb, tændingsmoduler og kameralukkere.

Ovenover overtager joulen, og virkningerne bliver tydeligt mekaniske; nedenunder overtager mikrojoulen, og virkningerne bliver usynlige. Det gør millijoulen til opfattelsens praktiske grænse og forklarer, hvorfor sikkerhedsgrænser, følsomhedstærskler og dosisangivelser så ofte standser ved tre decimaler i stedet for at gå længere ned.

Én millijoule svarer til 0,001 joule, cirka 0,000239 kalorier eller omkring 0,000000278 watttimer.