| 전자볼트 (eV) | 칼로리 (cal) |
|---|---|
| 1 전자볼트 | 3.82929405832 × 10-20 cal |
| 2 전자볼트 | 7.65858811663 × 10-20 cal |
| 3 전자볼트 | 1.1487882175 × 10-19 cal |
| 4 전자볼트 | 1.53171762333 × 10-19 cal |
| 5 전자볼트 | 1.91464702916 × 10-19 cal |
| 10 전자볼트 | 3.82929405832 × 10-19 cal |
| 20 전자볼트 | 7.65858811663 × 10-19 cal |
| 25 전자볼트 | 9.57323514579 × 10-19 cal |
| 50 전자볼트 | 1.91464702916 × 10-18 cal |
| 100 전자볼트 | 3.82929405832 × 10-18 cal |
| 기준 | 전자볼트 (eV) | 칼로리 (cal) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 2.61145 × 1022 eV | 1000 cal |
| An AA alkaline battery | 6.24151 × 1022 eV | 2390.06 cal |
| Daily adult food intake | 5.22289 × 1025 eV | 2000000 cal |
| One unit on an electricity bill | 2.24694 × 1025 eV | 860421 cal |
| A lightning strike | 6.24151 × 1027 eV | 239005736 cal |
전자볼트는 1 볼트의 전위차를 지나는 전자 하나에 이루어지는 일에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 eV 입니다. 2019 년 국제단위계 재정의 뒤로 그 값은 정확히 1.602176634 곱하기 10 의 마이너스 19 제곱 줄로 정해졌습니다. 기본 전하 자체가 이제 정의된 상수이기 때문입니다.
이 단위가 있는 까닭은 원자의 세계에 줄이 가망 없이 크기 때문입니다. 눈에 보이는 빛의 광자 하나가 나르는 것은 약 1.6 에서 3.3 전자볼트이며, 이를 줄로 쓰면 앞에 열아홉 개의 영이 늘어섭니다. 전자볼트로 다루면 화학 결합의 에너지도, 원자의 전이도, 소립자의 충돌도 1 에서 몇까지의 숫자로 말할 수 있습니다. 단위에 바라는 바가 바로 이것입니다.
이 눈금은 여러 분야를 통째로 정리합니다. 화학은 몇 전자볼트에 살며, 그것은 결합의 에너지이자 그 결합을 끊는 가시광과 자외선 광자의 에너지입니다. 엑스선은 킬로전자볼트를 차지합니다. 원자핵 물리는 메가전자볼트에서 일하며, 이는 결합 에너지와 방사성 붕괴의 눈금입니다. 입자 물리는 기가전자볼트를 쓰는데, 거기서 양성자의 정지 질량은 0.938 입니다. 대형 강입자 충돌기에서는 테라전자볼트를 쓰며, 그 양성자는 하나에 6.8 을 지닙니다.
질량도 질량과 에너지의 관계를 통해 같은 단위로 적힙니다. 입자의 정지 질량은 전자볼트를 빛 속력의 제곱으로 나눈 꼴로 주어지지만, 물리학자들은 보통 그 나눗수를 빼고 전자는 511 킬로전자볼트라고 말해 버립니다. 같은 약속에 따라 힉스 보손은 125 기가전자볼트입니다.
반도체 공학은 이 단위에 기대고 있습니다. 어떤 물질이 전기와 빛에 대해 어떻게 굴지를 정하는 띠틈은 전자볼트로 나타낸 에너지입니다. 규소는 약 1.1, 질화갈륨은 3.4 이며, 이 하나의 숫자가 그 소자가 태양전지가 될지, 트랜지스터가 될지, 파란빛 발광 다이오드가 될지를 정합니다.
천문학은 에너지가 높은 광자에 대해 이 약속을 물려받았습니다. 그래서 감마선 망원경은 관측 결과를 파장이 아니라 기가전자볼트와 테라전자볼트로 알립니다.
입자 가속기는 이르는 에너지를 따라 이름이 붙으며, 그래서 그 이름이 접두어를 좇습니다. 1932 년에 처음으로 원자핵을 쪼갠 콕크로프트와 월턴의 장치는 몇백 킬로전자볼트로 일했습니다. 1950 년대의 베바트론은 십억 자리에 이르러 반양성자를 찾아냈습니다. 그리고 대형 강입자 충돌기는 양성자를 저마다 6.8 테라전자볼트까지 끌어올립니다. 우주선은 이 모두를 견주게 합니다. 10 의 스무 제곱 전자볼트에 이르는 에너지로 날아들어, 어떤 장치가 만들 수 있는 양의 몇천만 곱절이기 때문입니다. 다만 그런 알갱이는 1 제곱킬로미터마다 한 세기에 겨우 몇 개만 지구에 닿습니다.
1 전자볼트는 약 1.602 곱하기 10 의 마이너스 19 제곱 줄, 약 3.83 곱하기 10 의 마이너스 20 제곱 칼로리와 같습니다.
칼로리는 4.184 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 cal 입니다. 본디 물 1 그램의 온도를 섭씨 1 도 올리는 데 드는 열로 정의되었습니다. 국제단위계의 단위는 아니지만, 음식과 열이 이야기되는 자리에서는 거의 어디서나 살아남았습니다.
처음의 정의는 다루기 성가셨습니다. 답이 출발 온도에 따라 달라지기 때문입니다. 물을 14.5 도에서 15.5 도로 데우는 데는 19.5 도에서 20.5 도로 데우는 것보다 조금 더 많은 열이 듭니다. 그래서 15 도 칼로리, 평균 칼로리, 국제 증기표 칼로리 등 여러 경쟁하는 칼로리가 있었습니다. 지금 쓰는 열화학 칼로리는 정확히 4.184 줄이라고 단순하게 정의되어, 물과의 연결을 온전히 끊고 이 모호함을 끝냈습니다.
더 큰 혼란은 척도 쪽에 있습니다. 미국의 식품 포장에 인쇄된 칼로리는 이 단위가 전혀 아니라 1000 배 큰 킬로칼로리이며, 대문자 C 로 가려 쓰기도 합니다. 예순 칼로리라고 적힌 비스킷은 실은 여기서 말하는 단위의 육만 개를 담고 있습니다. 이 관행은 뿌리를 내려 바뀔 가망이 적으므로, 영양의 숫자와 물리의 숫자는 다른 눈으로 읽어야 합니다.
화학은 물리가 앞으로 나아간 뒤에도 오래도록 칼로리를 지켰습니다. 반응 엔탈피, 결합 에너지, 생성열은 20 세기의 대부분 동안 몰당 킬로칼로리로 표에 실렸고, 옛 문헌과 지금의 미국 교과서 일부에서는 여전히 그러합니다. 국제단위계로 대응하는 몰당 킬로줄의 값은 4.184 배 크며, 어느 쪽을 뜻하는지 잘못 읽으면 그럴듯해 보이는 오류가 생깁니다.
영양학이 이를 쓰는 까닭은 사람의 에너지 수지가 마침 킬로칼로리에서 다루기 좋은 눈금에 놓이기 때문이며, 하루 필요량은 약 이천입니다. 줄로 적으면 같은 값이 팔백오십만쯤 되는데, 정확하지만 머릿속에서 다루기는 더 어렵습니다.
어떤 나라에서는 냉난방과 냉동의 능력을 아직도 시간당 킬로칼로리로 매기고, 연료의 발열량은 옛 공학 표에서 그램당 칼로리로 나타냅니다.
1 칼로리는 정확히 4.184 줄, 0.001 킬로칼로리, 약 0.00116 와트시와 같습니다.