Conversione da Decijoule a Elettronvolt

Informazioni sul Decijoule (dJ)

Il decijoule è un’unità di energia pari a un decimo di joule, cioè 0,1 joule. Il suo simbolo è dJ. Si forma esattamente come il decimetro e il decilitro, e appartiene a pieno titolo al sistema metrico, ma si scrive assai meno di entrambi perché la quantità che nomina si dà di solito come frazione decimale di joule.

La scala si sente senza difficoltà. Una mela da cento grammi che cade di dieci centimetri arriva con circa un decijoule. Una trappola per topi a molla ne immagazzina qualcuno, un colpetto deciso del dito ne consegna all’incirca uno, e un sassolino lanciato dal basso ne porta parecchi. È la prima zona, salendo dal millijoule, in cui una persona avverte l’energia direttamente come una spinta e non come uno scatto.

La sicurezza dei prodotti usa questo intervallo anche quando non ne usa il nome. Le regole sui proiettili dei giocattoli si scrivono in joule e decimi di joule, le repliche ad aria compressa sono limitate a circa un joule in diversi paesi, e le prove d’urto su provini di plastica piccoli danno risultati in decimi. Le cifre compaiono come 0,3 J o 0,5 J e non come 3 dJ o 5 dJ, ma la grandezza regolata è precisamente quella che il decijoule nomina.

Il prefisso deci è sopravvissuto in altre unità per comodità più che per logica. Il decilitro è una misura corrente di cucina in Scandinavia, in Svizzera e in buona parte dell’Europa centrale, e il decimetro cubo è esattamente il litro, il che infila in sordina il prefisso in un’unità che quasi tutti adoperano. Il decigrammo compare in farmacia e nel commercio dei metalli preziosi, e il decibel esiste perché il bel si rivelò un gradino troppo largo per descrivere il suono.

Con il joule nessuna di quelle spinte ha agito. L’ingegneria si era già fermata su prefissi che avanzano di mille in mille, e la virgola fa il resto: 0,4 joule non costa più di 4 decijoule da scrivere e sta nella stessa tabella di 40 joule o 4 chilojoule senza cambiare unità. Un prefisso si guadagna il posto accorciando ciò che si scrive, e qui non accorcia nulla.

Incontrare l’unità è dunque soprattutto questione di letteratura antica, di documenti tecnici tradotti e di materiale didattico che percorre tutta la scala dei prefissi. La conversione è immediata in entrambi i sensi: moltiplicare per cento per avere millijoule, dividere per dieci per avere joule, e il valore entra tale e quale nella notazione che lo circonda.

Un decijoule equivale a 0,1 joule, a circa 0,0239 calorie o a circa 0,0000278 wattora.

Informazioni sul Elettronvolt (eV)

L’elettronvolt è un’unità di energia pari al lavoro compiuto su un singolo elettrone che attraversa una differenza di potenziale di un volt. Il suo simbolo è eV. Dalla ridefinizione del SI del 2019 ha un valore esatto, 1,602176634 per dieci elevato a meno diciannove joule, perché la carica elementare è ora una costante definita.

Esiste perché il joule è disperatamente grande per il mondo atomico. Un singolo fotone visibile porta fra circa 1,6 e 3,3 elettronvolt, ed esprimerlo in joule richiede diciannove zeri iniziali. Lavorare in elettronvolt consente a un fisico di enunciare l’energia di un legame chimico, di una transizione atomica o di un urto subatomico come un numero fra uno e pochi, che è ciò che un’unità dovrebbe fare.

La scala organizza intere discipline. La chimica vive a pochi elettronvolt, l’energia dei legami e dei fotoni visibili e ultravioletti che li spezzano. I raggi X occupano i chiloelettronvolt. La fisica nucleare lavora in megaelettronvolt, la scala delle energie di legame e del decadimento radioattivo. La fisica delle particelle usa i gigaelettronvolt, dove la massa a riposo del protone è 0,938, e i teraelettronvolt al Grande collisore di adroni, i cui protoni portano 6,8 ciascuno.

La massa si indica nella stessa unità attraverso la relazione massa-energia. La massa a riposo di una particella si dà in elettronvolt divisi per il quadrato della velocità della luce, e i fisici sopprimono abitualmente il divisore dicendo semplicemente che l’elettrone è 511 chiloelettronvolt. Il bosone di Higgs è 125 gigaelettronvolt secondo la stessa convenzione.

L’ingegneria dei semiconduttori vi si appoggia. Il divario di banda che determina il comportamento elettrico e ottico di un materiale è un’energia in elettronvolt: circa 1,1 per il silicio, 3,4 per il nitruro di gallio, e questo solo numero decide se un dispositivo sia una cella solare, un transistore o un diodo a emissione di luce blu.

L’astronomia eredita la convenzione per i fotoni di alta energia, sicché i telescopi per raggi gamma riferiscono le osservazioni in gigaelettronvolt e teraelettronvolt anziché in lunghezze d’onda.

Gli acceleratori di particelle prendono nome dalle energie che raggiungono, ed è per questo che i loro nomi seguono i prefissi. La macchina di Cockcroft e Walton che per prima spezzò un nucleo nel 1932 lavorava a qualche centinaio di chiloelettronvolt; il Bevatrone degli anni cinquanta arrivò ai miliardi e trovò l’antiprotone; e il Grande Collisore di Adroni porta i protoni a 6,8 teraelettronvolt ciascuno. I raggi cosmici mettono tutto ciò in prospettiva arrivando con energie fino a 10 elevato a venti elettronvolt, decine di milioni di volte più di quanto ogni macchina possa produrre, benché solo una manciata di tali particelle colpisca la Terra in un secolo per chilometro quadrato.

Un elettronvolt equivale a circa 1,602 per dieci elevato a meno diciannove joule, ovvero all’incirca 3,83 per dieci elevato a meno venti calorie.