Umrechnung von 10 Elektronenvolt in Megajoule

Informationen über Elektronenvolt (eV)

Das Elektronenvolt ist eine Energieeinheit und entspricht der Arbeit, die an einem einzelnen Elektron verrichtet wird, das eine Potentialdifferenz von einem Volt durchläuft. Sein Zeichen ist eV. Seit der Neudefinition des SI im Jahr 2019 hat es einen exakten Wert, 1,602176634 mal zehn hoch minus neunzehn Joule, weil die Elementarladung nun eine festgelegte Konstante ist.

Es existiert, weil das Joule für die Welt der Atome hoffnungslos groß ist. Ein einzelnes sichtbares Photon trägt zwischen etwa 1,6 und 3,3 Elektronenvolt, und dies in Joule auszudrücken verlangt neunzehn führende Nullen. In Elektronenvolt zu rechnen erlaubt es, die Energie einer chemischen Bindung, eines Atomübergangs oder eines subatomaren Stoßes als Zahl zwischen eins und wenigen anzugeben, und genau das soll eine Einheit leisten.

Der Maßstab ordnet ganze Fachgebiete. Die Chemie lebt bei wenigen Elektronenvolt, der Energie von Bindungen und der sichtbaren und ultravioletten Photonen, die sie brechen. Röntgenstrahlen belegen die Kiloelektronenvolt. Die Kernphysik arbeitet in Megaelektronenvolt, dem Maßstab der Bindungsenergien und des radioaktiven Zerfalls. Die Teilchenphysik nutzt Gigaelektronenvolt, wo die Ruhemasse des Protons 0,938 beträgt, und Teraelektronenvolt am Großen Hadronen-Speicherring, dessen Protonen je 6,8 tragen.

Masse wird über die Masse-Energie-Beziehung in derselben Einheit angegeben. Die Ruhemasse eines Teilchens steht in Elektronenvolt geteilt durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit, und Physiker lassen den Teiler gewöhnlich weg und sagen schlicht, das Elektron habe 511 Kiloelektronenvolt. Das Higgs-Boson hat nach derselben Übereinkunft 125 Gigaelektronenvolt.

Die Halbleitertechnik hängt davon ab. Die Bandlücke, die bestimmt, wie sich ein Werkstoff elektrisch und optisch verhält, ist eine Energie in Elektronenvolt: rund 1,1 für Silicium, 3,4 für Galliumnitrid, und diese eine Zahl entscheidet, ob ein Bauelement eine Solarzelle, ein Transistor oder eine blaue Leuchtdiode ist.

Die Astronomie übernimmt die Konvention für hochenergetische Photonen, sodass Gammateleskope ihre Beobachtungen in Gigaelektronenvolt und Teraelektronenvolt statt in Wellenlängen berichten.

Teilchenbeschleuniger tragen den Namen der Energien, die sie erreichen, weshalb ihre Namen den Vorsätzen folgen. Die Maschine von Cockcroft und Walton, die 1932 erstmals einen Kern spaltete, arbeitete mit einigen hundert Kiloelektronvolt; das Bevatron der fünfziger Jahre erreichte Milliarden und fand das Antiproton; und der Große Hadronenspeicherring bringt Protonen auf je 6,8 Teraelektronvolt. Die kosmische Strahlung rückt all das zurecht, denn sie trifft mit Energien bis zu 10 hoch zwanzig Elektronvolt ein, zig Millionen Mal mehr, als eine Maschine erzeugen kann — wenngleich in einem Jahrhundert nur eine Handvoll solcher Teilchen je Quadratkilometer die Erde trifft.

Ein Elektronenvolt entspricht etwa 1,602 mal zehn hoch minus neunzehn Joule oder rund 3,83 mal zehn hoch minus zwanzig Kalorien.

Informationen über Megajoule (MJ)

Das Megajoule ist eine Energieeinheit und entspricht einer Million Joule. Sein Zeichen ist MJ. Es ist der Maßstab, auf dem Energie aufhört, eine Laborgröße zu sein, und zu etwas mit sichtbaren körperlichen Folgen wird.

Ein fahrendes Fahrzeug ist der einfachste Anker. Ein Familienwagen von 1500 Kilogramm mit 100 Kilometern je Stunde trägt rund 0,58 Megajoule Bewegungsenergie, und bei einem Zusammenstoß muss all das irgendwohin. Knautschzonen werden genau um diese Zahl herum entworfen, und deshalb steht in den Fahrzeugsicherheitsnormen die Aufprallenergie und nicht die Geschwindigkeit.

Auch Sprengstoffe werden hier eingestuft. Eine Stange Dynamit setzt etwa ein Megajoule frei, ein Kilogramm TNT rund 4,2. Da das TNT-Äquivalent festgelegt und nicht gemessen ist, schlägt das Megajoule die Brücke zwischen chemischen Sprengstoffen und anderen Energiefreisetzungen und erlaubt es, einen Meteoriteneinschlag oder einen Industrieunfall auf derselben Skala zu beschreiben wie eine Sprengladung.

Die tägliche Energieaufnahme eines Menschen liegt bei rund zehn Megajoule, dieselbe Zahl wie 2400 Kilokalorien von der anderen Seite betrachtet. Körperliche Arbeit ist vergleichbar: ein Arbeitstag mit Handarbeit über dem Ruheumsatz kostet einige Megajoule, eine lange Radetappe vielleicht fünfzehn.

Die Energiedichten von Brennstoffen liegen je Masseneinheit auf dieser Skala. Benzin enthält rund 46 Megajoule je Kilogramm, Holz etwa 16 und eine moderne Lithiumbatterie rund 0,9. Dieser letzte Vergleich, ein Faktor fünfzig, ist die eine Zahl, die erklärt, warum Elektroflugzeuge schwierig bleiben, während Elektroautos es nicht sind.

Industrielle und militärische Systeme nutzen die Einheit für gespeicherte und abgegebene Energie. Die Leistung von Schienenkanonen und elektromagnetischen Startanlagen wird in Megajoule an der Mündung angegeben, Schwungradspeicher in Megajoule, ebenso die Energie, die eine große Kondensatorbank in einem Fusionsexperiment abgibt.

Speichertechniken in dieser Einheit zu vergleichen ist lehrreich, weil die Abstände so groß sind. Ein Kilogramm Benzin trägt etwa 46 Megajoule, ein Kilogramm trockenes Holz etwa 16 und ein Kilogramm Lithium-Ionen-Batterie nur rund 0,9 — etwa fünfzigmal weniger als der Kraftstoff. Dieses eine Verhältnis erklärt den größten Teil der technischen Schwierigkeit elektrischen Fliegens und viel vom Gewicht eines Elektroautos. Andersherum setzt ein vollständig gespaltenes Kilogramm Uran-235 etwa 80 Millionen Megajoule frei, und ein Kilogramm Materie, ganz in Energie verwandelt, ergäbe 90 Milliarden. Die Einheit umspannt diesen ganzen Bereich, ohne den Vorsatz mehr als ein paar Mal zu wechseln.

Ein Megajoule entspricht einer Million Joule, etwa 0,278 Kilowattstunden oder rund 239 Kilokalorien.