Omvandling från 2 Elektronvolt till Wattimmar

Information om Elektronvolt (eV)

Elektronvolten är en energienhet som motsvarar det arbete som uträttas på en enda elektron då den passerar en potentialskillnad på en volt. Beteckningen är eV. Sedan SI-omdefinieringen 2019 har den ett exakt värde, 1,602176634 gånger tio upphöjt till minus nitton joule, eftersom elementarladdningen numera är en definierad konstant.

Den finns därför att joulen är hopplöst stor för atomernas värld. En enda synlig foton bär mellan ungefär 1,6 och 3,3 elektronvolt, och att uttrycka det i joule kräver nitton inledande nollor. Att räkna i elektronvolt låter en fysiker ange energin hos en kemisk bindning, en atomär övergång eller en subatomär kollision som ett tal mellan ett och några få, vilket är vad en enhet ska göra.

Skalan ordnar hela discipliner. Kemin bor vid några elektronvolt, energin hos bindningar och hos de synliga och ultravioletta fotoner som bryter dem. Röntgenstrålning upptar kiloelektronvolt. Kärnfysiken arbetar i megaelektronvolt, bindningsenergiernas och det radioaktiva sönderfallets skala. Partikelfysiken använder gigaelektronvolt, där protonens vilomassa är 0,938, och teraelektronvolt vid den stora hadronkollideraren, vars protoner bär 6,8 var.

Massa anges i samma enhet via massa-energisambandet. En partikels vilomassa ges i elektronvolt dividerat med ljushastigheten i kvadrat, och fysiker utelämnar rutinmässigt nämnaren och säger helt enkelt att elektronen är 511 kiloelektronvolt. Higgsbosonen är 125 gigaelektronvolt enligt samma konvention.

Halvledartekniken hänger på den. Det bandgap som avgör hur ett material beter sig elektriskt och optiskt är en energi i elektronvolt: omkring 1,1 för kisel, 3,4 för galliumnitrid, och detta enda tal avgör om en komponent blir en solcell, en transistor eller en blå lysdiod.

Astronomin ärver konventionen för högenergetiska fotoner, så gammateleskop rapporterar sina observationer i gigaelektronvolt och teraelektronvolt i stället för i våglängder.

Partikelacceleratorer bär namn efter de energier de når, vilket är varför deras namn följer prefixen. Cockcroft och Waltons maskin, som först klöv en atomkärna 1932, arbetade vid några hundra kiloelektronvolt; Bevatronen på femtiotalet nådde miljarder och fann antiprotonen; och den stora hadronkollideraren för protoner till 6,8 teraelektronvolt vardera. Den kosmiska strålningen sätter allt detta i perspektiv genom att anlända med energier upp till 10 upphöjt till tjugo elektronvolt, tiotals miljoner gånger mer än någon maskin kan alstra, om än bara en handfull sådana partiklar träffar Jorden på ett sekel per kvadratkilometer.

En elektronvolt motsvarar ungefär 1,602 gånger tio upphöjt till minus nitton joule, eller ungefär 3,83 gånger tio upphöjt till minus tjugo kalorier.

Information om Wattimme (Wh)

Wattimmen är en energienhet som motsvarar den energi en effekt på en watt levererar under en timme, eller exakt 3600 joule. Beteckningen är Wh. Den är kilowattimmens växelmynt och används överallt där energimängderna är för blygsamma för att anges i tusental.

Batterier är dess huvudsakliga område. Kapaciteten hos en bärbar dator, en telefon, ett elverktyg eller en bärbar högtalare anges i wattimmar, och det är den siffran som betyder något vid jämförelse av apparater, eftersom den förenar de två tal som brukar stå tryckta på en cell. Ett batteri märkt 3000 milliamperetimmar vid 3,7 volt lagrar ungefär 11 wattimmar, och amperetimtalet ensamt betyder ingenting utan spänningen.

Flygets regler har gjort enheten oväntat allmänt känd. Litiumbatterier över 100 wattimmar får inte tas med i kabinbagage utan flygbolagets godkännande, och över 160 wattimmar är de helt förbjudna på passagerarflygplan. Därför bär bärbara datorers och kamerors batterier siffran tryckt på sig, och därför konstrueras kraftbanker så att de hamnar strax under gränsen.

Även energiproduktion i liten skala använder den. En solpanel på en trädgårdslampa, en sensor som skördar energi ur omgivningen eller en cykeldynamo ger wattimmar per dygn i stället för kilowattimmar, och lågeffektelektronik avsedd att gå i åratal på ett enda batteri budgeteras i milliwattimmar.

Enheten delar den kritik som riktas mot kilowattimmen: den förenar en koherent SI-enhet för effekt med en tidsenhet utanför SI. Strikt enligt SI lyder det riktiga uttrycket 3600 joule, eller 3,6 kilojoule, och vetenskapligt skrivande använder joule. Överallt annars vinner den praktiska kopplingen till apparatens märkeffekt.

Energilagringssystem, från ett hembatteri till en nätanläggning, växer uppåt genom kilowattimmar och megawattimmar från samma utgångspunkt, så hela familjen delar en och samma aritmetik.

En vanlig sammanblandning är värd att reda ut här. Battericeller märks oftast i amperetimmar eller milliamperetimmar, vilka mäter laddning och inte energi, och två celler med samma amperetimtal lagrar helt olika mängder om deras spänningar skiljer sig. Amperetimmar gånger märkspänningen ger wattimmar: en telefoncell på 3000 milliamperetimmar vid 3,85 volt rymmer omkring 11,6 wattimmar. Därför är kapacitetsjämförelser mellan apparater meningsfulla bara i wattimmar, därför sätter flygbolag sina gränser i wattimmar, och därför kan ett reservbatteri som marknadsförs i milliamperetimmar ge mindre än sitt tal när dess egna omvandlingsförluster räknas in.

En wattimme motsvarar 3600 joule, 0,001 kilowattimmar eller ungefär 0,86 kilokalorier.