| 전자볼트 (eV) | 킬로줄 (kJ) |
|---|---|
| 1 전자볼트 | 1.602176634 × 10-22 kJ |
| 2 전자볼트 | 3.204353268 × 10-22 kJ |
| 3 전자볼트 | 4.806529902 × 10-22 kJ |
| 4 전자볼트 | 6.408706536 × 10-22 kJ |
| 5 전자볼트 | 8.01088317 × 10-22 kJ |
| 10 전자볼트 | 1.602176634 × 10-21 kJ |
| 20 전자볼트 | 3.204353268 × 10-21 kJ |
| 25 전자볼트 | 4.005441585 × 10-21 kJ |
| 50 전자볼트 | 8.01088317 × 10-21 kJ |
| 100 전자볼트 | 1.602176634 × 10-20 kJ |
| 기준 | 전자볼트 (eV) | 킬로줄 (kJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 2.61145 × 1022 eV | 4.184 kJ |
| An AA alkaline battery | 6.24151 × 1022 eV | 10 kJ |
| Daily adult food intake | 5.22289 × 1025 eV | 8368 kJ |
| One unit on an electricity bill | 2.24694 × 1025 eV | 3600 kJ |
| A lightning strike | 6.24151 × 1027 eV | 1000000 kJ |
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.
킬로줄은 1000 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 kJ 입니다. 북아메리카를 뺀 세계 대부분에서 영양 표시의 실무 단위이며, 화학 반응과 기계적 충돌과 적은 양의 저장 에너지에 자연스러운 눈금이기도 합니다.
많은 사람이 이를 만나는 곳은 식품 표시입니다. 유럽연합 규정은 에너지를 킬로줄로 적고 킬로칼로리를 나란히 쓰도록 요구하며, 오스트레일리아와 뉴질랜드는 킬로줄만 씁니다. 식빵 한 쪽은 약 300 킬로줄, 바나나 하나는 약 400, 하루 필요량은 약 8000 에서 1 만 500 입니다. 값은 킬로칼로리 환산값보다 4.184 배 크므로, 나란히 놓고 보면 두 눈금을 헷갈리는 일은 거의 없습니다.
화학은 이 단위를 통째로 받아들였습니다. 반응 엔탈피, 결합 해리 에너지, 격자 에너지, 활성화 장벽이 모두 몰당 킬로줄로 표에 실리고, 숫자는 다루기 좋은 범위에 떨어집니다. 보통의 홑 공유 결합을 끊는 데는 몰당 150 에서 500 킬로줄이 들고, 메탄의 연소는 890 을 내놓습니다.
기계적 충돌도 같은 눈금에 있습니다. 시속 50 킬로미터의 자동차는 1 톤당 약 150 킬로줄의 운동 에너지를 지니고, 소총탄은 몇 킬로줄, 권투 선수의 주먹은 약 1 킬로줄입니다. 보호 장비 규격은 헬멧이나 방호벽이 흡수해야 할 에너지를 킬로줄로 정하며, 그 덕분에 설계가 달라도 등급을 견줄 수 있습니다.
이 단위는 킬로와트시로 적기에는 작은 기기에 담긴 에너지도 나타냅니다. 사진기 섬광 장치의 축전기는 몇 킬로줄을 담고, 제세동기의 방전은 약 0.2, 압축 공기 공구의 한 동작은 몇 킬로줄을 씁니다. 생리학은 움직임의 에너지 비용에 쓰는데, 계단 한 층을 오르면 사람은 약 20 킬로줄을 씁니다.
공적인 쓰임에서 주된 경쟁자는 킬로칼로리이며, 미국과 거의 모든 곳의 일상 말투에 남아 있습니다. 둘이 함께 적히는 자리에서 환산 계수 없이 물리학의 나머지와 이어지는 쪽은 킬로줄입니다.
재료 시험은 이 단위를 나름의 방식으로 씁니다. 샤르피 시험은 홈을 낸 막대에 무게를 단 흔들이를 떨어뜨리고, 부러뜨리는 데 빨아들여진 에너지를 알립니다. 방 온도의 강철이면 보통 몇십 줄이지만, 온도가 내려가면 급히 줄어듭니다. 그 에너지를 온도에 견주어 그리면, 질긴 상태에서 무른 상태로 넘어가는 길목이 드러납니다. 쇠가 휘기를 그치고 깨지기 시작하는 지점입니다. 제이차 세계 대전의 찬 대서양에서 두 동강 난 리버티선의 조사가 바로 이 잼에 기댔고, 오늘의 강철 규격도 정해진 온도에서의 가장 적은 흡수 에너지를 여전히 적습니다.
1 킬로줄은 1000 줄, 약 239 칼로리, 약 0.278 와트시와 같습니다.