Conversione da Elettronvolt a Decajoule

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 Decajoule (daJ)

Il decajoule è un’unità di energia pari a dieci joule. Il suo simbolo è daJ, e si accetta anche la grafia dekajoule con la k. È il multiplo del joule meno scritto, non perché la quantità sia oscura, ma perché deca è il prefisso meno usato dell’intero sistema metrico, e capirlo serve più che memorizzare l’unità stessa.

La quantità è fra le più facili da immaginare in fisica. Sollevare un pacco di zucchero da un chilogrammo di un metro costa 9,81 joule, cioè quasi esattamente un decajoule. Un cuore compie circa un joule per battito, dunque dieci battiti. Un pallino sparato da una carabina ad aria senza licenza in Gran Bretagna porta fino a 16 joule, poco più di 1,6 decajoule. Sono grandezze che il corpo capisce direttamente come sforzo.

Il deca sopravvive nella vita comune solo in una manciata di luoghi, e quasi tutti riguardano la massa. In Austria, in Polonia, in Ungheria e nelle terre ceche i banchi di gastronomia vendono ancora al decagrammo, sicché il cliente chiede venti deca di prosciutto anziché duecento grammi. Il decanewton serve a classificare funi e cavi e, in Francia, le capacità di traino, perché per caso sta vicino al peso di un chilogrammo.

Per il resto il prefisso ha semplicemente perso. L’ingegneria si è normalizzata su passi di mille, il che colloca il chilo subito sopra l’unità di base e non lascia al deca alcun compito che un numero di due cifre non svolga già meglio. Scrivere 40 joule è più breve di 4 decajoule, e si ordina correttamente in una tabella accanto a 400 joule e 4 chilojoule senza alcun calcolo a mente.

La scala in sé merita di essere conosciuta anche sotto un altro nome, perché è la scala dei singoli gesti umani. Lanciare una palla, chiudere una porta pesante, mettere un bollitore pieno sul fuoco, tendere un arco: ognuno costa qualche decina di joule. Anche le prove d’urto su imballaggi e dispositivi di protezione si specificano qui, come pure i limiti di energia scritti nelle regole sulle carabine ad aria e sugli utensili industriali di fissaggio.

Quando un decajoule compare in un documento, convertirlo richiede un solo passo in entrambi i sensi. Moltiplicare per dieci per i joule, dividere per cento per i chilojoule. Entrambe le forme sono esatte, e quella in joule è quella che si accorderà con ogni altra cifra di una specifica moderna.

Un decajoule equivale a 10 joule, a circa 2,39 calorie o a circa 0,00278 wattora.