Conversione da Elettronvolt a Centijoule

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.

Informazioni sul Centijoule (cJ)

Il centijoule è un’unità di energia pari a un centesimo di joule, cioè 0,01 joule. Il suo simbolo è cJ. È un membro perfettamente regolare del sistema metrico, formato come il centimetro e il centilitro, ma è una delle unità meno scritte dell’intero Sistema internazionale, e capirne il motivo dice qualcosa di utile su come i prefissi vengano davvero scelti.

La quantità in sé è facile da immaginare. Una monetina di circa due grammi che cade da mezzo metro atterra con all’incirca un centijoule. Quattro battute su una tastiera costano più o meno lo stesso, così come comprimere una molla morbida di qualche millimetro. È l’energia dei piccoli gesti voluti: abbastanza da farsi sentire, non abbastanza da avvertirsi come forza.

L’unità è rara perché l’ingegneria si è fermata su prefissi che avanzano di mille in mille. Milli, micro e nano, con i corrispondenti chilo, mega e giga, coprono ogni scala lasciando tre ordini di grandezza fra vicini, il che tiene i valori scritti fra uno e mille senza richiedere mai centi né deci. Dieci millijoule è la forma che quasi tutti scrivono, e dice esattamente la stessa cosa di un centijoule.

Il centi è sopravvissuto altrove perché le dimensioni umane gli si adattano. Il centimetro corrisponde alla larghezza di un dito, il centilitro a una misura di bevanda, il centigrammo a una dose. Dove il centesimo cade su una grandezza umana comoda il prefisso resiste; dove non accade, come con il joule, sparisce in silenzio dall’uso senza essere mai stato tolto dalla norma.

Qualche campo tecnico lo conserva. La viscosità si esprime ancora in centipoise e centistokes nelle industrie dei lubrificanti e di processo, le dosi di radioterapia si prescrivono in centigray e non in gray, e la tensione dell’umidità del suolo si legge in centibar. Sono casi in cui il centesimo dell’unità di base cade dentro l’intervallo di lavoro, esattamente come per il centimetro, e l’abitudine è sopravvissuta a più di un tentativo di ammodernamento.

Quando un centijoule compare, quasi sempre in testi antichi, in documentazione tradotta o in un esercizio sui prefissi, la mossa sicura è convertirlo subito. Moltiplicare per dieci per leggerlo in millijoule, oppure dividere per cento per leggerlo in joule. In nessuno dei due sensi si perde qualcosa, e la cifra ottenuta si accorderà con tutto il resto della pagina.

Un centijoule equivale a 0,01 joule, a circa 0,00239 calorie o a circa 0,00000278 wattora.