Conversión de Electronvoltios a Kilocalorías

Información sobre el Electronvoltio (eV)

El electronvoltio es una unidad de energía igual al trabajo realizado sobre un solo electrón que atraviesa una diferencia de potencial de un voltio. Su símbolo es eV. Desde la redefinición del SI de 2019 tiene un valor exacto, 1,602176634 por diez elevado a menos diecinueve julios, porque la carga elemental es ahora una constante definida.

Existe porque el julio resulta desesperadamente grande para el mundo atómico. Un solo fotón visible transporta entre 1,6 y 3,3 electronvoltios, y expresarlo en julios exige diecinueve ceros iniciales. Trabajar en electronvoltios permite a un físico enunciar la energía de un enlace químico, de una transición atómica o de una colisión subatómica como un número entre uno y unos pocos, que es lo que se supone que hace una unidad.

La escala organiza disciplinas enteras. La química vive en unos pocos electronvoltios, la energía de los enlaces y de los fotones visibles y ultravioleta que los rompen. Los rayos X ocupan los kiloelectronvoltios. La física nuclear trabaja en megaelectronvoltios, la escala de las energías de enlace y de la desintegración radiactiva. La física de partículas usa gigaelectronvoltios, donde la masa en reposo del protón es 0,938, y teraelectronvoltios en el Gran Colisionador de Hadrones, cuyos protones llevan 6,8 cada uno.

La masa se expresa en la misma unidad mediante la relación masa energía. La masa en reposo de una partícula se da en electronvoltios divididos por la velocidad de la luz al cuadrado, y los físicos suprimen habitualmente el divisor y dicen sin más que el electrón son 511 kiloelectronvoltios. El bosón de Higgs son 125 gigaelectronvoltios con el mismo convenio.

La ingeniería de semiconductores depende de ella. La banda prohibida que determina el comportamiento eléctrico y óptico de un material es una energía en electronvoltios: unos 1,1 para el silicio, 3,4 para el nitruro de galio, y ese único número decide si un dispositivo es una célula solar, un transistor o un diodo emisor de luz azul.

La astronomía hereda el convenio para los fotones de alta energía, de modo que los telescopios de rayos gamma informan de sus observaciones en gigaelectronvoltios y teraelectronvoltios en lugar de en longitudes de onda.

Los aceleradores de partículas se nombran por las energías que alcanzan, y por eso sus nombres siguen a los prefijos. La máquina de Cockcroft y Walton que rompió por primera vez un núcleo en 1932 trabajaba a unos pocos centenares de kiloelectronvoltios; el Bevatrón de los años cincuenta llegó a miles de millones y halló el antiprotón; y el Gran Colisionador de Hadrones lleva a los protones a 6,8 teraelectronvoltios cada uno. Los rayos cósmicos ponen todo esto en perspectiva al llegar con energías de hasta 10 elevado a veinte electronvoltios, decenas de millones de veces más de lo que puede producir cualquier máquina, aunque solo un puñado de tales partículas alcanza la Tierra en un siglo sobre un kilómetro cuadrado.

Un electronvoltio equivale a unos 1,602 por diez elevado a menos diecinueve julios, o aproximadamente 3,83 por diez elevado a menos veinte calorías.

Información sobre el Kilocaloría (kcal)

La kilocaloría es una unidad de energía igual a 1000 calorías, o exactamente 4184 julios. Su símbolo es kcal. Es la unidad en la que se cuenta la energía de los alimentos casi en todo el mundo, diga o no la etiqueta que es así.

La denominación es un desorden que nadie ha querido arreglar. En Estados Unidos y en buena parte del mundo anglosajón, las etiquetas de alimentos imprimen la palabra caloría cuando quieren decir kilocaloría, a veces con mayúscula para marcar la diferencia, distinción que no sobrevive a ninguna conversación hablada y a pocas escritas. La mayor parte de Europa evita la trampa imprimiendo kcal de forma explícita, normalmente junto a los kilojulios.

Las cifras de una etiqueta no se obtienen quemando el alimento. Proceden del sistema de Atwater, ideado a finales del siglo XIX, que asigna valores energéticos fijos a los macronutrientes: cuatro kilocalorías por gramo de proteína y de hidratos de carbono, nueve por gramo de grasa y siete por gramo de alcohol. Los valores son promedios que ignoran cuánta energía extrae realmente el cuerpo, que varía con la cocción, el procesado y la persona.

Las necesidades humanas quedan en una escala cómoda. Un adulto necesita alrededor de 2000 a 2500 kilocalorías al día según su tamaño y su actividad, una hora de caminata cuesta unas 250, y un kilogramo de grasa corporal almacena unas 7700. De esa última cifra procede el consejo corriente de mantener un déficit de 500 kilocalorías diarias para perder medio kilo por semana, aunque el cuerpo ajusta su gasto y la pérdida real es más lenta de lo que sugiere la aritmética.

Las ciencias del deporte y la nutrición clínica usan la unidad con precisión, en la calorimetría indirecta y en el cálculo del metabolismo basal. Los piensos, la nutrición hospitalaria y la industria alimentaria especifican la densidad energética en kilocalorías por cien gramos.

La literatura antigua de química y de ingeniería emplea la kilocaloría para las entalpías de reacción y los poderes caloríficos de los combustibles, donde compite con el kilojulio y obliga a leer con cuidado.

Las cifras de ejercicio en esta unidad se exageran de forma rutinaria, y la razón es aritmética y no falta de honradez. Una máquina que anuncia 300 kilocalorías por media hora suele contar el gasto energético bruto, incluida la cantidad que el cuerpo habría quemado sentado, de modo que lo atribuible al ejercicio es menor. Los tres macronutrientes difieren además marcadamente: la grasa aporta unas 9 kilocalorías por gramo frente a 4 de la proteína y del hidrato de carbono, y el alcohol queda en medio con 7, razón por la cual un pequeño cambio en el contenido graso de un alimento mueve tanto su cifra. Entender esos dos puntos explica casi toda la confusión que la unidad causa en la vida diaria.

Una kilocaloría equivale a 1000 calorías, a 4184 julios o a unos 1,162 vatios hora.