| Calorieën (cal) | Elektronvolt (eV) |
|---|---|
| 1 Calorie | 2.61144739675 × 1019 eV |
| 2 Calorieën | 5.22289479351 × 1019 eV |
| 3 Calorieën | 7.83434219026 × 1019 eV |
| 4 Calorieën | 1.0445789587 × 1020 eV |
| 5 Calorieën | 1.30572369838 × 1020 eV |
| 10 Calorieën | 2.61144739675 × 1020 eV |
| 20 Calorieën | 5.22289479351 × 1020 eV |
| 25 Calorieën | 6.52861849189 × 1020 eV |
| 50 Calorieën | 1.30572369838 × 1021 eV |
| 100 Calorieën | 2.61144739675 × 1021 eV |
| Referentie | Calorieën (cal) | Elektronvolt (eV) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 1000 cal | 2.61145 × 1022 eV |
| An AA alkaline battery | 2390.06 cal | 6.24151 × 1022 eV |
| Daily adult food intake | 2000000 cal | 5.22289 × 1025 eV |
| One unit on an electricity bill | 860421 cal | 2.24694 × 1025 eV |
| A lightning strike | 239005736 cal | 6.24151 × 1027 eV |
De calorie is een energie-eenheid gelijk aan 4,184 joule. Het symbool is cal. Zij werd oorspronkelijk gedefinieerd als de warmte die nodig is om de temperatuur van één gram water met één graad Celsius te verhogen, en zij is geen SI-eenheid, al leeft zij vrijwel overal voort waar over voedsel en warmte wordt gesproken.
De oorspronkelijke definitie was onhandig omdat het antwoord van de begintemperatuur afhangt. Water vraagt iets meer warmte om van 14,5 naar 15,5 graden te gaan dan van 19,5 naar 20,5, zodat er verscheidene concurrerende calorieën bestonden: de vijftiengradencalorie, de gemiddelde calorie en de calorie van de internationale stoomtabellen, onder andere. De thermochemische calorie die nu wordt gebruikt is eenvoudig gedefinieerd als precies 4,184 joule, wat de band met water volledig doorsnijdt en aan de dubbelzinnigheid een einde maakt.
De grotere verwarring betreft de schaal. De calorie die op voedselverpakkingen in de Verenigde Staten staat gedrukt is helemaal niet deze eenheid maar de kilocalorie, duizend maal groter, soms onderscheiden door een hoofdletter C. Een koekje dat zestig calorieën heet te bevatten bevat in werkelijkheid zestigduizend van de hier beschreven eenheid. De gewoonte zit diep en zal wel niet veranderen, dus voedingscijfers en natuurkundige cijfers moeten in verschillende registers worden gelezen.
De scheikunde hield de calorie lang aan nadat de natuurkunde verder was gegaan. Reactie-enthalpieën, bindingsenergieën en vormingswarmten werden het grootste deel van de twintigste eeuw in kilocalorieën per mol getabelleerd, en oudere literatuur en sommige huidige Amerikaanse leerboeken doen dat nog. Het overeenkomstige SI-getal in kilojoule per mol is een factor 4,184 groter, en verkeerd lezen welke bedoeld is levert fouten op die aannemelijk ogen.
De voedingswetenschap gebruikt haar omdat de menselijke energiebalans toevallig op een handige schaal in kilocalorieën ligt, met een dagelijkse behoefte van ongeveer tweeduizend. In joule wordt hetzelfde getal ruwweg achtenhalf miljoen, wat juist is maar lastiger uit het hoofd te hanteren.
Airconditioning en koeling worden in sommige landen nog in kilocalorieën per uur aangeduid, en verbrandingswaarden van brandstoffen staan in oudere technische tabellen in calorieën per gram.
Eén calorie is gelijk aan precies 4,184 joule, 0,001 kilocalorie of ongeveer 0,00116 wattuur.
De elektronvolt is een energie-eenheid gelijk aan de arbeid die wordt verricht op één enkel elektron dat een potentiaalverschil van één volt doorloopt. Het symbool is eV. Sinds de SI-herdefinitie van 2019 heeft zij een exacte waarde, 1,602176634 maal tien tot de macht min negentien joule, omdat de elementaire lading nu een gedefinieerde constante is.
Zij bestaat omdat de joule hopeloos groot is voor de wereld van de atomen. Eén zichtbaar foton draagt tussen ongeveer 1,6 en 3,3 elektronvolt, en dat in joule uitdrukken vraagt negentien voorloopnullen. In elektronvolt werken laat een natuurkundige de energie van een chemische binding, een atomaire overgang of een subatomaire botsing uitdrukken als een getal tussen één en enkele, en dat is wat een eenheid hoort te doen.
De schaal ordent hele vakgebieden. De scheikunde woont bij enkele elektronvolt, de energie van bindingen en van de zichtbare en ultraviolette fotonen die ze verbreken. Röntgenstraling beslaat kilo-elektronvolt. De kernfysica werkt in mega-elektronvolt, de schaal van bindingsenergieën en radioactief verval. De deeltjesfysica gebruikt giga-elektronvolt, waar de rustmassa van het proton 0,938 is, en tera-elektronvolt bij de grote hadronenversneller, waarvan de protonen er elk 6,8 dragen.
Massa wordt via het massa-energieverband in dezelfde eenheid opgegeven. De rustmassa van een deeltje wordt gegeven in elektronvolt gedeeld door de lichtsnelheid in het kwadraat, en natuurkundigen laten de deler routinematig weg en zeggen eenvoudig dat het elektron 511 kilo-elektronvolt is. Het higgsdeeltje is volgens dezelfde afspraak 125 giga-elektronvolt.
De halfgeleidertechniek hangt ervan af. De bandkloof die bepaalt hoe een materiaal zich elektrisch en optisch gedraagt is een energie in elektronvolt: ongeveer 1,1 voor silicium, 3,4 voor galliumnitride, en dat ene getal beslist of een component een zonnecel, een transistor of een blauwe lichtgevende diode wordt.
De sterrenkunde erft de afspraak voor fotonen met hoge energie, zodat gammatelescopen hun waarnemingen in giga-elektronvolt en tera-elektronvolt melden in plaats van in golflengten.
Deeltjesversnellers dragen de naam van de energieën die zij halen, waarom hun namen de voorvoegsels volgen. De machine van Cockcroft en Walton, die in 1932 als eerste een atoomkern spleet, werkte bij enkele honderden kilo-elektronvolt; het Bevatron van de jaren vijftig haalde miljarden en vond het antiproton; en de Grote Hadronenbotser brengt protonen op 6,8 tera-elektronvolt elk. De kosmische straling zet dit alles in verhouding door aan te komen met energieën tot 10 tot de macht twintig elektronvolt, tientallen miljoenen malen meer dan enige machine kan opwekken, al treft slechts een handvol van zulke deeltjes de Aarde in een eeuw per vierkante kilometer.
Eén elektronvolt is gelijk aan ongeveer 1,602 maal tien tot de macht min negentien joule, of ruwweg 3,83 maal tien tot de macht min twintig calorieën.