Omrekenen van Elektronvolt naar Decijoule

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 Decijoule (dJ)

De decijoule is een energie-eenheid gelijk aan een tiende joule, dus 0,1 joule. Het symbool is dJ. Zij wordt precies zo gevormd als de decimeter en de deciliter en hoort met recht bij het metriek stelsel, maar zij wordt veel minder vaak geschreven dan die twee, omdat de grootheid die zij benoemt gewoonlijk als decimale breuk van een joule wordt gegeven.

De schaal is gemakkelijk te voelen. Een appel van honderd gram die tien centimeter valt, komt aan met ongeveer één decijoule. Een muizenval met veer slaat er enkele op, een stevige vingerknip levert er ruwweg één, en een onderhands geworpen kiezel draagt er meerdere. Het is het eerste gebied op de weg omhoog vanaf de millijoule waar een mens de energie rechtstreeks als een duw voelt en niet als een klik.

De productveiligheid gebruikt dit bereik ook als zij de naam niet gebruikt. Regels voor speelgoedprojectielen worden in joule en tienden van een joule geschreven, luchtgedreven replica's zijn in verscheidene landen beperkt tot ongeveer één joule, en slagproeven op kleine kunststofstaafjes worden in tienden gerapporteerd. De getallen staan er als 0,3 J of 0,5 J en niet als 3 dJ of 5 dJ, maar de grootheid die geregeld wordt is precies wat de decijoule benoemt.

Het voorvoegsel deci heeft in andere eenheden standgehouden uit gemak en niet uit logica. De deciliter is een vanzelfsprekende keukenmaat in Scandinavië, in Zwitserland en in grote delen van Midden-Europa, en de kubieke decimeter is precies de liter, waardoor het voorvoegsel ongemerkt in een eenheid zit die vrijwel iedereen gebruikt. De decigram duikt op in de apotheek en in de handel in edelmetalen, en de decibel bestaat omdat de bel zelf een te grove stap bleek om geluid te beschrijven.

Bij de joule werkte geen van die krachten. De techniek had zich al vastgelegd op voorvoegsels in stappen van duizend, en de komma doet de rest: 0,4 joule is niet lastiger te schrijven dan 4 decijoule en past zonder wisseling van eenheid in dezelfde tabel als 40 joule of 4 kilojoule. Een voorvoegsel verdient zijn plaats door te bekorten wat men schrijft, en hier bekort het niets.

De eenheid tegenkomen is daarom vooral een zaak van oudere literatuur, van vertaalde technische documenten en van lesmateriaal dat de hele voorvoegselladder doorloopt. De omrekening is in beide richtingen eenvoudig: vermenigvuldig met honderd voor millijoule, deel door tien voor joule, en de waarde valt zo in de notatie eromheen.

Eén decijoule is gelijk aan 0,1 joule, ongeveer 0,0239 calorieën of ongeveer 0,0000278 wattuur.