Conversion de 100 Électronvolts en Millijoules

Informations sur le Électronvolt (eV)

L’électronvolt est une unité d’énergie égale au travail accompli sur un seul électron traversant une différence de potentiel d’un volt. Son symbole est eV. Depuis la redéfinition du SI de 2019, il possède une valeur exacte, 1,602176634 fois dix puissance moins dix-neuf joule, car la charge élémentaire est désormais une constante définie.

Il existe parce que le joule est désespérément grand pour le monde atomique. Un seul photon visible porte entre environ 1,6 et 3,3 électronvolts, et l’exprimer en joules réclame dix-neuf zéros initiaux. Travailler en électronvolts permet à un physicien d’énoncer l’énergie d’une liaison chimique, d’une transition atomique ou d’une collision subatomique par un nombre compris entre un et quelques-uns, ce qu’une unité est censée faire.

L’échelle organise des disciplines entières. La chimie vit à quelques électronvolts, l’énergie des liaisons et des photons visibles et ultraviolets qui les brisent. Les rayons X occupent les kiloélectronvolts. La physique nucléaire travaille en mégaélectronvolts, l’échelle des énergies de liaison et de la désintégration radioactive. La physique des particules emploie les gigaélectronvolts, où la masse au repos du proton vaut 0,938, et les téraélectronvolts au Grand collisionneur de hadrons, dont les protons portent 6,8 chacun.

La masse s’exprime dans la même unité par la relation masse-énergie. La masse au repos d’une particule se donne en électronvolts divisés par le carré de la vitesse de la lumière, et les physiciens omettent couramment le diviseur pour dire simplement que l’électron vaut 511 kiloélectronvolts. Le boson de Higgs vaut 125 gigaélectronvolts selon la même convention.

L’ingénierie des semi-conducteurs en dépend. La bande interdite qui détermine le comportement électrique et optique d’un matériau est une énergie en électronvolts : environ 1,1 pour le silicium, 3,4 pour le nitrure de gallium, et ce seul nombre décide si un composant est une cellule solaire, un transistor ou une diode électroluminescente bleue.

L’astronomie hérite de la convention pour les photons de haute énergie : les télescopes à rayons gamma rapportent donc leurs observations en gigaélectronvolts et téraélectronvolts plutôt qu’en longueurs d’onde.

Les accélérateurs de particules portent le nom des énergies qu’ils atteignent, et leurs noms suivent donc les préfixes. La machine de Cockcroft et Walton qui brisa un noyau pour la première fois en 1932 travaillait à quelques centaines de kiloélectronvolts ; le Bévatron des années cinquante atteignit le milliard et trouva l’antiproton ; et le Grand collisionneur de hadrons porte les protons à 6,8 téraélectronvolts chacun. Les rayons cosmiques remettent tout cela en perspective en arrivant avec des énergies allant jusqu’à 10 puissance vingt électronvolts, des dizaines de millions de fois plus que toute machine, même si une poignée seulement de telles particules frappe la Terre en un siècle sur un kilomètre carré.

Un électronvolt équivaut à environ 1,602 fois dix puissance moins dix-neuf joule, soit à peu près 3,83 fois dix puissance moins vingt calorie.

Informations sur le Millijoule (mJ)

Le millijoule est une unité d’énergie valant un millième de joule, soit 0,001 joule. Son symbole est mJ. C’est la première unité, en descendant depuis le joule, où le corps humain cesse de sentir ce qui se passe, et c’est pour cela qu’elle apparaît partout où une petite quantité d’énergie doit être libérée volontairement et avec précision.

La mécanique ordinaire l’atteint sans peine. Un trombone d’un gramme lâché d’un mètre arrive avec une dizaine de millijoules. Appuyer sur une touche de clavier en demande deux ou trois, tourner une page bien moins, et l’étincelle qui saute d’une poignée de porte par temps sec en porte entre un et dix. Ce dernier chiffre correspond à peu près au seuil de la sensation, ce qui fait du millijoule la plus petite énergie qu’une personne remarque couramment sans qu’on le lui dise.

La protection contre les explosions s’écrit ici. L’énergie minimale d’inflammation du méthane dans l’air avoisine 0,28 millijoule et celle du propane 0,25, tandis qu’un nuage de farine, de sucre ou de poussière métallique en réclame des dizaines. Les normes des zones à risque fixent l’énergie stockée admissible d’un circuit par rapport à ces valeurs, de sorte que tout l’édifice de la sécurité intrinsèque repose sur des grandeurs de cet ordre et non sur ce qu’affiche un voltmètre.

Les lasers médicaux et industriels se cotent en millijoules par impulsion. Un laser déclenché employé pour le détatouage ou la lithotritie délivre quelques centaines de millijoules en quelques nanosecondes, et cette brièveté extrême est ce qui transforme une énergie modeste en une puissance de crête de mégawatts. La capsulotomie ophtalmique en emploie quelques-uns, et les appareils dermatologiques se dosent dans la même unité parce que ce qui décide de l’effet sur le tissu, c’est la dose par impulsion et non la séance.

Les petites grandeurs électriques et acoustiques tombent aussi ici. Un pointeur laser d’un milliwatt émet un millijoule chaque seconde. Une personne qui parle fort rayonne à peu près un millijoule de son par seconde, et l’avertisseur d’un détecteur de fumée plusieurs. Un condensateur d’un microfarad chargé sous cinquante volts emmagasine 1,25 millijoule, chiffre du genre de ceux qu’on imprime sur les circuits de flash, les modules d’allumage et les obturateurs d’appareil photo.

Au-dessus, le joule prend le relais et les effets deviennent franchement mécaniques ; en dessous, le microjoule prend le relais et les effets deviennent invisibles. Le millijoule est donc la frontière pratique de la perception, ce qui explique pourquoi les limites de sécurité, les seuils de sensibilité et les prescriptions de dose s’arrêtent si souvent à trois décimales plutôt que de descendre plus bas.

Un millijoule équivaut à 0,001 joule, à environ 0,000239 calorie ou à environ 0,000000278 wattheure.