Umrechnung von 10 Elektronenvolt in Terajoule

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 Terajoule (TJ)

Das Terajoule ist eine Energieeinheit und entspricht tausend Gigajoule, also 1 000 000 000 000 Joule. Sein Zeichen ist TJ. Es ist die Einheit, in der Staaten ihre Energie verbuchen, und es erscheint weit häufiger in amtlichen Statistiken als in einem technischen Katalog, denn es ist auf den Jahresverbrauch einer Stadt zugeschnitten und nicht auf den einer Maschine.

Die internationale Energiebuchführung läuft damit. Die Internationale Energieagentur veröffentlicht nationale Energiebilanzen in Terajoule, und die im Klimarahmen der Vereinten Nationen eingereichten Treibhausgasinventare geben den Brennstoffeinsatz in derselben Einheit an. Die Emissionsfaktoren sind passend angegeben: Ein Terajoule Erdgas zu verbrennen setzt rund 56 Tonnen Kohlendioxid frei, Dieselkraftstoff etwa 74 und Steinkohle etwa 95, womit sich jede Energiezahl unmittelbar in eine Emissionszahl verwandelt.

Auch die Erzeugung wird hier beschrieben. Eine Windkraftanlage von drei Megawatt liefert bei realistischem Nutzungsgrad im Jahr rund 33 Terajoule. Eine einzige Ladung verflüssigten Erdgases auf einem großen Tanker enthält annähernd 3800 Terajoule, weshalb eine Lieferung den Gasbedarf eines kleinen Landes für Wochen decken kann. Netzspeicher hingegen werden weiterhin in Bruchteilen eines Terajoule gemessen.

Auch zerstörende Energie erreicht den Maßstab. Eine Kilotonne TNT entspricht genau 4,184 Terajoule, sodass die über Hiroshima abgeworfene Bombe rund 63 Terajoule freisetzte. Ein Beben der Stärke fünf strahlt etwa zwei Terajoule seismischer Energie ab, und jede ganze Stufe der Skala vervielfacht das um ungefähr zweiunddreißig, weshalb ein Ereignis der Stärke sieben tausendmal so groß ist wie eines der Stärke fünf.

Die Einheit markiert überdies eine Grenze in der Art, wie über Energie gesprochen wird. Darunter gehören die Größen zu Gebäuden, Fahrzeugen und Geräten, und gestritten wird über Wirkungsgrade. Auf dieser Stufe und darüber gehören sie zur Politik: Brennstoffeinfuhren, Förderprogramme, Emissionsziele, Netzplanung. Gemessen wird dieselbe Physik, doch beim Terajoule hört das Gespräch auf, technisch zu sein, und wird politisch.

Über dem Terajoule geht die Leiter mit dem Petajoule weiter, das ganze nationale Sektoren beschreibt, und mit dem Exajoule für Weltsummen: Der weltweite Primärenergieverbrauch liegt bei etwas über 600 Exajoule im Jahr. Diese Leiter wieder hinabzulesen heißt, das Komma jeweils um drei Stellen zu verschieben.

Ein Terajoule entspricht 1 000 000 000 000 Joule, etwa 277,8 Megawattstunden oder rund 239 Gigakalorien.