Umrechnung von Gigajoule in Elektronenvolt

Informationen über Gigajoule (GJ)

Das Gigajoule ist eine Energieeinheit und entspricht einer Milliarde Joule, also 1000 Megajoule. Sein Zeichen ist GJ. Anders als die Joule mit kleineren Vorsätzen ist es eine gebräuchliche Handelseinheit: Gas und Wärme werden in Gigajoule gekauft und verkauft, und der Jahresverbrauch eines Haushalts ist eine Zahl von Gigajoule, die bequem in eine Zeile der Rechnung passt.

Beim Heizen begegnet es den meisten. Fernwärme wird in Dänemark und den Niederlanden in Gigajoule gemessen und abgerechnet, und kanadische Erdgasrechnungen lauten darauf. Ein Gigajoule entspricht ungefähr der Wärme von 26 Kubikmetern Erdgas oder von 29 Litern Benzin, und ein gut gedämmtes Haus in kaltem Klima verbraucht jährlich zwischen 40 und 100 Gigajoule für Raumwärme und Warmwasser.

Die Einheit misst auch, was Werkstoffe in der Herstellung kosten. Eine Tonne Baustahl zu erzeugen verlangt rund 20 bis 25 Gigajoule Primärenergie, eine Tonne Zement etwa 4 und eine Tonne Primäraluminium annähernd 200. Diese Zahlen erklären, warum Aluminium als gespeicherte Elektrizität beschrieben wird und warum Tabellen zur grauen Energie im Bauwesen in Gigajoule je Tonne erscheinen und nicht in einer kleineren Einheit.

Für zerstörende Energie ist es der natürliche Maßstab zwischen dem Häuslichen und dem Verheerenden. Eine Tonne TNT setzt definitionsgemäß 4,184 Gigajoule frei, und ein Blitz liefert in der Größenordnung von einem bis fünf, wovon allerdings fast alles ins Erhitzen und Zerreißen der Luft geht und nicht in das Getroffene. Eine Tonne Steinkohle birgt etwa 29 Gigajoule chemischer Energie.

Der Mensch steht in derselben Tabelle. Wer täglich rund zehn Megajoule isst, nimmt im Jahr etwa 3,7 Gigajoule Nahrungsenergie auf, weniger als ein kleines Auto in einem Monat verbrennt. Beide Zahlen in einer Einheit nebeneinanderzustellen zeigt so deutlich wie kaum etwas anderes, wie viel des heutigen Energieverbrauchs außerhalb des Körpers geschieht.

Oberhalb des Gigajoule gehen die nationalen Statistiken zu Terajoule und Petajoule über; unterhalb werden Geräte und Fahrzeuge in Megajoule und Kilowattstunden beschrieben. Das Gigajoule sitzt an der Nahtstelle, und deshalb treffen sich Regulierungsbehörden und Versorger dort: groß genug für ein Gebäude, klein genug für eine Rechnung.

Ein Gigajoule entspricht 1 000 000 000 Joule, etwa 277,8 Kilowattstunden oder rund 239 000 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.