Umrechnung von Wattstunden in Elektronenvolt

Informationen über Wattstunde (Wh)

Die Wattstunde ist eine Energieeinheit und entspricht der Energie, die ein Watt Leistung in einer Stunde liefert, also genau 3600 Joule. Ihr Zeichen ist Wh. Sie ist das Kleingeld der Kilowattstunde und dient überall dort, wo Energiemengen zu bescheiden sind, um sie in Tausendern anzugeben.

Batterien sind ihr Hauptgebiet. Die Kapazität eines Notebooks, Telefons, Elektrowerkzeugs oder tragbaren Lautsprechers wird in Wattstunden angegeben, und das ist die Zahl, auf die es beim Vergleich von Geräten ankommt, weil sie die beiden Werte vereint, die üblicherweise auf einer Zelle stehen. Eine mit 3000 Milliamperestunden bei 3,7 Volt bezeichnete Batterie speichert rund 11 Wattstunden, und die Amperestundenangabe allein ist ohne die Spannung bedeutungslos.

Luftfahrtvorschriften haben die Einheit unerwartet bekannt gemacht. Lithiumbatterien über 100 Wattstunden dürfen ohne Zustimmung der Fluggesellschaft nicht im Handgepäck mitgeführt werden, und oberhalb von 160 Wattstunden sind sie in Passagierflugzeugen ganz verboten. Deshalb tragen Notebook- und Kameraakkus die Angabe aufgedruckt, und deshalb sind Powerbanks so ausgelegt, dass sie knapp unter der Schwelle bleiben.

Auch die Energieerzeugung im Kleinen nutzt sie. Ein Solarmodul einer Gartenleuchte, ein energieerntender Sensor oder ein Fahrraddynamo liefern Wattstunden je Tag statt Kilowattstunden, und stromsparende Elektronik, die Jahre mit einer einzigen Zelle laufen soll, wird in Milliwattstunden veranschlagt.

Die Einheit teilt den Vorwurf, der die Kilowattstunde trifft: sie verbindet eine kohärente SI-Einheit der Leistung mit einer nicht zum SI gehörenden Zeiteinheit. Streng nach SI lautet der richtige Ausdruck 3600 Joule oder 3,6 Kilojoule, und wissenschaftliche Texte verwenden Joule. Überall sonst siegt die praktische Verbindung zur Leistungsangabe des Geräts.

Energiespeicher, vom Hausakku bis zur Netzanlage, steigen über Kilowattstunden und Megawattstunden vom selben Ausgangspunkt auf, sodass die ganze Familie eine einzige Rechenweise teilt.

Eine häufige Verwechslung sei hier ausgeräumt. Batteriezellen werden meist in Amperestunden oder Milliamperestunden beschriftet, die Ladung messen und nicht Energie, und zwei Zellen mit gleicher Amperestundenzahl speichern recht Verschiedenes, wenn ihre Spannungen abweichen. Amperestunden mal der Nennspannung ergeben Wattstunden: eine Telefonzelle mit 3000 Milliamperestunden bei 3,85 Volt trägt etwa 11,6 Wattstunden. Darum sind Kapazitätsvergleiche zwischen Geräten nur in Wattstunden aussagekräftig, darum setzen Fluggesellschaften ihre Grenzen in Wattstunden, und darum liefert ein in Milliamperestunden beworbener Zusatzakku womöglich weniger, als seine Zahl verspricht, sobald seine eigenen Wandlungsverluste mitgezählt werden.

Eine Wattstunde entspricht 3600 Joule, 0,001 Kilowattstunden oder etwa 0,86 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.