Umrechnung von Elektronenvolt in Kilokalorien

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 Kilokalorie (kcal)

Die Kilokalorie ist eine Energieeinheit und entspricht 1000 Kalorien oder genau 4184 Joule. Ihr Zeichen ist kcal. In ihr wird die Energie von Lebensmitteln fast überall auf der Welt gezählt, ob das Etikett es nun sagt oder nicht.

Die Benennung ist ein Durcheinander, das niemand bereinigen wollte. In den Vereinigten Staaten und in weiten Teilen der englischsprachigen Welt drucken Lebensmitteletiketten das Wort Kalorie, wenn Kilokalorie gemeint ist, mitunter groß geschrieben, um den Unterschied zu markieren, eine Unterscheidung, die kein gesprochenes und kaum ein geschriebenes Gespräch überlebt. Der größte Teil Europas umgeht die Falle, indem er kcal ausdrücklich druckt, meist neben Kilojoule.

Die Zahlen auf einem Etikett entstehen nicht durch Verbrennen des Lebensmittels. Sie stammen aus dem Atwater-System vom Ende des neunzehnten Jahrhunderts, das den Makronährstoffen feste Energiewerte zuweist: vier Kilokalorien je Gramm Eiweiß und Kohlenhydrat, neun je Gramm Fett und sieben je Gramm Alkohol. Es sind Mittelwerte, die außer Acht lassen, wie viel Energie der Körper tatsächlich herausholt, was mit Garung, Verarbeitung und Person schwankt.

Der menschliche Bedarf liegt auf einer bequemen Skala. Ein Erwachsener braucht je nach Größe und Bewegung rund 2000 bis 2500 Kilokalorien am Tag, eine Stunde Gehen kostet etwa 250, und ein Kilogramm Körperfett speichert rund 7700. Aus dieser letzten Zahl stammt der gängige Rat, täglich ein Defizit von 500 Kilokalorien zu fahren, um in der Woche ein halbes Kilogramm zu verlieren, auch wenn der Körper seinen Verbrauch anpasst und der wirkliche Verlust langsamer ausfällt, als die Rechnung nahelegt.

Sportwissenschaft und klinische Ernährung nutzen die Einheit genau, in der indirekten Kalorimetrie und bei der Berechnung des Grundumsatzes. Futtermittel, Krankenhausernährung und Lebensmittelherstellung geben die Energiedichte in Kilokalorien je hundert Gramm an.

Ältere Chemie- und Ingenieurliteratur verwendet die Kilokalorie für Reaktionsenthalpien und Brennwerte, wo sie mit dem Kilojoule konkurriert und aufmerksames Lesen verlangt.

Angaben zum Sport in dieser Einheit sind regelmäßig zu hoch, und der Grund ist Arithmetik und nicht Unredlichkeit. Ein Gerät, das für eine halbe Stunde 300 Kilokalorien meldet, zählt meist den Bruttoumsatz mit, also auch das, was der Körper sitzend verbrannt hätte; der der Bewegung zurechenbare Anteil ist folglich kleiner. Die drei Hauptnährstoffe unterscheiden sich zudem stark: Fett liefert etwa 9 Kilokalorien je Gramm gegen 4 bei Eiweiß und Kohlenhydrat, und Alkohol liegt mit 7 dazwischen — darum verschiebt eine kleine Änderung des Fettgehalts die Zahl eines Lebensmittels so sehr. Wer diese beiden Punkte versteht, löst den größten Teil der alltäglichen Verwirrung um die Einheit auf.

Eine Kilokalorie entspricht 1000 Kalorien, 4184 Joule oder etwa 1,162 Wattstunden.