Omrekenen van Kilojoule naar Elektronvolt

Informatie over de Kilojoule (kJ)

De kilojoule is een energie-eenheid gelijk aan 1000 joule. Het symbool is kJ. Zij is de werkeenheid van de voedingswaardevermelding in het grootste deel van de wereld buiten Noord-Amerika, en de natuurlijke schaal voor chemische reacties, mechanische botsingen en kleine hoeveelheden opgeslagen energie.

De voedseletikettering is waar de meeste mensen haar tegenkomen. Voorschriften van de Europese Unie eisen dat energie in kilojoule wordt vermeld met kilocalorieën ernaast, en Australië en Nieuw-Zeeland gebruiken enkel kilojoule. Een snee brood bevat ruwweg 300 kilojoule, een banaan ongeveer 400, en de dagelijkse behoefte loopt van ongeveer 8000 tot 10 500. De getallen overtreffen hun tegenhangers in kilocalorieën met een factor 4,184, en daarom worden de twee schalen zelden verward zodra men ze naast elkaar ziet.

De scheikunde heeft haar volledig overgenomen. Reactie-enthalpieën, bindingsdissociatie-energieën, roosterenergieën en activeringsbarrières worden in kilojoule per mol getabelleerd, en de getallen vallen handig uit: een gewone enkelvoudige covalente binding verbreken kost tussen 150 en 500 kilojoule per mol, en de verbranding van methaan maakt er 890 vrij.

Mechanische botsingen liggen op dezelfde schaal. Een auto bij 50 kilometer per uur draagt ongeveer 150 kilojoule bewegingsenergie per ton, een geweerkogel enkele, en de vuistslag van een bokser ongeveer één. Normen voor beschermingsmiddelen geven in kilojoule aan welke energie een helm of een barrière moet opnemen, en dat is wat de classificaties over ontwerpen heen vergelijkbaar maakt.

De eenheid beschrijft ook opgeslagen energie in apparaten die te klein zijn voor kilowattuur. De condensator van een cameraflits houdt enkele kilojoule, een defibrillatorontlading ligt rond 0,2, en één slag van een persluchtgereedschap verbruikt een handvol. De fysiologie gebruikt haar voor de energiekosten van beweging, waarbij één trap op een mens ongeveer 20 kilojoule kost.

Haar voornaamste concurrent in publiek gebruik is de kilocalorie, die in de Verenigde Staten en in het spraakgebruik vrijwel overal standhoudt. Waar beide verschijnen, is de kilojoule degene die zonder omrekeningsfactor aansluit op de rest van de natuurkunde.

De materiaalbeproeving gebruikt de eenheid op een eigen wijze. De kerfslagproef laat een verzwaarde slinger op een ingekeepte staaf vallen en meldt de energie die het breken opnam, voor staal bij kamertemperatuur meestal enkele tientallen joule, maar scherp dalend naarmate de temperatuur zakt. Die energie tegen de temperatuur uitzetten toont de overgang van taai naar bros, het punt waarop een metaal ophoudt te buigen en begint te versplinteren. Het onderzoek naar de Libertyschepen die in de koude Atlantische Oceaan tijdens de Tweede Wereldoorlog doormidden braken steunde juist op deze meting, en hedendaagse staaleisen vermelden nog altijd een minimaal opgenomen energie bij een opgegeven temperatuur.

Eén kilojoule is gelijk aan 1000 joule, ongeveer 239 calorieën of ongeveer 0,278 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.