Omvandling från Elektronvolt till Kilokalorier

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 Kilokalori (kcal)

Kilokalorin är en energienhet som motsvarar 1000 kalorier, eller exakt 4184 joule. Beteckningen är kcal. Det är den enhet i vilken livsmedels energi räknas nästan överallt i världen, vare sig märkningen säger det eller inte.

Namngivningen är en oreda som ingen velat rätta till. I USA och i stora delar av den engelskspråkiga världen trycker livsmedelsmärkning ordet kalori när kilokalori avses, ibland med versal för att markera skillnaden, en åtskillnad som inte överlever något talat samtal och få skrivna. Större delen av Europa undviker fällan genom att uttryckligen trycka kcal, oftast vid sidan av kilojoule.

Siffrorna på en förpackning fås inte genom att bränna maten. De kommer från Atwatersystemet från slutet av artonhundratalet, som ger makronäringsämnena fasta energivärden: fyra kilokalorier per gram protein och kolhydrat, nio per gram fett och sju per gram alkohol. Värdena är medeltal som bortser från hur mycket energi kroppen faktiskt tar upp, vilket varierar med tillagning, bearbetning och individ.

Människans behov ligger på en bekväm skala. En vuxen behöver ungefär 2000 till 2500 kilokalorier om dagen beroende på storlek och rörelse, en timmes promenad kostar omkring 250, och ett kilogram kroppsfett lagrar ungefär 7700. Från den sista siffran kommer det vanliga rådet att hålla ett underskott på 500 kilokalorier om dagen för att gå ner ett halvt kilo i veckan, även om kroppen anpassar sin förbrukning och den verkliga viktnedgången är långsammare än räkningen antyder.

Idrottsvetenskap och klinisk nutrition använder enheten med precision, i indirekt kalorimetri och vid beräkning av basalmetabolism. Foder, sjukhuskost och livsmedelstillverkning anger energitäthet i kilokalorier per hundra gram.

Äldre kemisk och teknisk litteratur använder kilokalorin för reaktionsentalpier och bränslens värmevärden, där den tävlar med kilojoulen och kräver noggrann läsning.

Träningssiffror i denna enhet överdrivs regelmässigt, och skälet är räkning snarare än ohederlighet. En maskin som anger 300 kilokalorier för en halvtimme räknar oftast bruttoförbrukningen, alltså även det kroppen skulle ha bränt sittande, så tillskottet som kan tillskrivas rörelsen är mindre. De tre huvudnäringsämnena skiljer sig dessutom skarpt: fett ger omkring 9 kilokalorier per gram mot 4 för protein och kolhydrat, och alkohol ligger emellan vid 7, vilket är varför en liten ändring av ett livsmedels fetthalt rubbar dess siffra så mycket. Att förstå dessa två punkter löser upp det mesta av den förvirring enheten vållar i vardagen.

En kilokalori motsvarar 1000 kalorier, 4184 joule eller ungefär 1,162 wattimmar.