Omrekenen van 5 Elektronvolt naar Wattuur

Informatie over de Elektronvolt (eV)

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.

Informatie over de Wattuur (Wh)

De wattuur is een energie-eenheid gelijk aan de energie die één watt vermogen gedurende één uur levert, of precies 3600 joule. Het symbool is Wh. Zij is het kleingeld van de kilowattuur en dient overal waar de hoeveelheden energie te bescheiden zijn om in duizendtallen op te geven.

Accu's zijn haar voornaamste terrein. De capaciteit van een laptop, telefoon, elektrisch gereedschap of draagbare luidspreker wordt in wattuur opgegeven, en dat is het getal dat telt bij het vergelijken van apparaten, omdat het de twee waarden verenigt die gewoonlijk op een cel staan gedrukt. Een accu aangeduid met 3000 milliampère-uur bij 3,7 volt slaat ongeveer 11 wattuur op, en het ampère-uurgetal alleen betekent zonder de spanning niets.

Luchtvaartregels hebben de eenheid onverwacht bekend gemaakt. Lithiumaccu's boven 100 wattuur mogen zonder toestemming van de maatschappij niet in handbagage mee, en boven 160 wattuur zijn zij in passagiersvliegtuigen geheel verboden. Daarom dragen laptop- en camera-accu's het getal gedrukt, en daarom worden powerbanks zo ontworpen dat zij net onder de drempel blijven.

Ook energieopwekking op kleine schaal gebruikt haar. Een zonnepaneel op een tuinlamp, een sensor die energie uit de omgeving oogst of een fietsdynamo levert wattuur per dag in plaats van kilowattuur, en zuinige elektronica die jaren op één cel moet lopen wordt in milliwattuur begroot.

De eenheid deelt de kritiek die de kilowattuur treft: zij verbindt een coherente SI-eenheid van vermogen met een tijdseenheid buiten het SI. Strikt in SI-termen luidt de juiste uitdrukking 3600 joule, of 3,6 kilojoule, en wetenschappelijk schrijven gebruikt joule. Overal elders wint de praktische band met het vermogen van het apparaat.

Energieopslagsystemen, van een thuisaccu tot een netinstallatie, klimmen vanaf hetzelfde uitgangspunt op via kilowattuur en megawattuur, zodat de hele familie één rekenwijze deelt.

Een veelvoorkomende verwarring is het hier waard te ontwarren. Batterijcellen worden meestal in ampère-uur of milliampère-uur aangeduid, die lading meten en geen energie, en twee cellen met hetzelfde ampère-uurgetal slaan heel verschillende hoeveelheden op als hun spanningen verschillen. Ampère-uur maal de nominale spanning geeft wattuur: een telefooncel van 3000 milliampère-uur bij 3,85 volt bevat ongeveer 11,6 wattuur. Daarom zijn capaciteitsvergelijkingen tussen toestellen alleen in wattuur zinvol, daarom stellen luchtvaartmaatschappijen hun grenzen in wattuur, en daarom kan een powerbank die in milliampère-uur wordt aangeprezen minder leveren dan zijn getal doet vermoeden zodra zijn eigen omzettingsverliezen worden meegeteld.

Eén wattuur is gelijk aan 3600 joule, 0,001 kilowattuur of ongeveer 0,86 kilocalorieën.