Konwerter elektronowoltów na dżule (eV na J)

Czym jest konwerter elektronowoltów na dżule?

Konwerter elektronowoltów na dżule to internetowe narzędzie, które przelicza wartości energii wyrażone w elektronowoltach (eV) na dżule (J) i odwrotnie. Obie jednostki opisują tę samą wielkość fizyczną — energię — ale leżą na przeciwnych końcach skali. Dżul jest jednostką SI używaną do wielkości codziennych i inżynieryjnych, podczas gdy elektronowolt to maleńka, wygodna jednostka preferowana w fizyce atomowej, jądrowej i cząstek elementarnych, gdzie dżul zmuszałby do ciągłego operowania długimi ciągami ujemnych wykładników.

Ponieważ pojedynczy elektronowolt to niezwykle mała ilość energii, konwerter jest najbardziej przydatny, gdy trzeba porównać proces mikroskopowy (energię fotonu, energię wiązania elektronu, energię spoczynkową cząstki) z makroskopowymi wartościami opartymi na SI.

Jak to działa

Z definicji jeden elektronowolt to energia kinetyczna, jaką elektron uzyskuje, gdy zostaje przyspieszony przez różnicę potencjałów elektrycznych równą jednemu woltowi. Ponieważ energia równa się ładunkowi pomnożonemu przez napięcie, a ładunek elementarny jest ustalony na dokładnie 1,602176634 x 10⁻¹⁹ kulomba w systemie SI, elektronowolt jest powiązany z dokładną wartością w dżulach:

• 1 eV = 1,602176634 x 10⁻¹⁹ J (dokładnie, z definicji od redefinicji SI z 2019 roku)

Aby przeliczyć w drugą stronę, dzielimy przez tę samą stałą. Jeden dżul to ogromna ilość energii w skali atomowej, równa około 6,241509074 x 10¹⁸ elektronowoltów. Konwerter obsługuje również powiązane jednostki energii, takie jak kilodżule (kJ), megadżule (MJ) i kalorie (cal) po stronie dżula, odpowiednio skalując wynik.

Wzór

Aby przeliczyć elektronowolty na dżule, mnożymy przez ładunek elementarny w kulombach:

$E_{\text{J}} = E_{\text{eV}} \times 1.602176634 \times 10^{-19}$

Aby przeliczyć dżule z powrotem na elektronowolty, dzielimy przez tę samą stałą:

$E_{\text{eV}} = \frac{E_{\text{J}}}{1.602176634 \times 10^{-19}}$

Tabela konwersji elektronowoltów na dżule

Poniższa tabela zawiera typowe wartości elektronowoltów oraz ich odpowiedniki w dżulach. Zwróć uwagę, jak wartości w dżulach pozostają wyjątkowo małe, co jest właśnie powodem, dla którego fizycy sięgają po elektronowolt.

Przykłady

Przykład 1: Przeliczanie 1 elektronowolta na dżule

Podstawowa konwersja wykorzystuje stałą bezpośrednio. Jeden elektronowolt równa się:

$1 \text{ eV} \times 1.602176634 \times 10^{-19} = 1.602176634 \times 10^{-19} \text{ J}$

Przykład 2: Przeliczanie 5 elektronowoltów na dżule

Foton światła widzialnego do ultrafioletowego może przenosić kilka elektronowoltów energii. Pięć elektronowoltów przelicza się na:

$5 \text{ eV} \times 1.602176634 \times 10^{-19} = 8.01088317 \times 10^{-19} \text{ J}$

Przykład 3: Przeliczanie 1 dżula na elektronowolty

Przeliczenie w drugą stronę ukazuje, jak duży jest dżul w skali atomowej. Jeden dżul równa się:

$\frac{1 \text{ J}}{1.602176634 \times 10^{-19}} \approx 6.241509074 \times 10^{18} \text{ eV}$

To ponad sześć miliardów miliardów elektronowoltów upakowanych w jednym dżulu.

Uwagi

• Od redefinicji podstawowych jednostek SI z 2019 roku ładunek elementarny jest wartością dokładną, więc współczynnik konwersji eV na J jest dokładny, a nie zmierzony. Starsze źródła mogą podawać nieco inną ostatnią cyfrę.
• Zadania z fizyki często używają wielokrotności elektronowolta: kilo (keV = 10³ eV), mega (MeV = 10⁶ eV) i giga (GeV = 10⁹ eV). Pomnóż wartość w eV przez przedrostek przed konwersją.
• Elektronowolt jest jednostką energii, a nie napięcia, mimo swojej nazwy. Napięcie i energia są powiązane jedynie przez przemieszczany ładunek.
• Ponieważ odpowiedniki elektronowoltów w dżulach są tak małe, notacja naukowa jest praktycznym sposobem odczytywania tych wyników.

Często zadawane pytania

Ile dżuli jest w 1 elektronowolcie?

Jeden elektronowolt równa się dokładnie 1,602176634 x 10⁻¹⁹ dżula. Jest to wartość ładunku elementarnego w kulombach, ustalona z definicji od redefinicji SI z 2019 roku.

Ile elektronowoltów jest w 1 dżulu?

Jeden dżul to około 6,241509074 x 10¹⁸ elektronowoltów — ponad sześć trylionów. Otrzymujesz tę wartość, dzieląc 1 przez współczynnik konwersji 1,602176634 x 10⁻¹⁹.

Dlaczego fizycy używają elektronowoltów zamiast dżuli?

W fizyce atomowej, jądrowej i cząstek elementarnych energie są znikome, gdy wyraża się je w dżulach, co prowadzi do niewygodnych wykładników. Elektronowolt utrzymuje liczby w czytelnym zakresie — kilka eV dla wiązań chemicznych, keV dla promieni rentgenowskich, MeV dla reakcji jądrowych oraz GeV lub TeV dla akceleratorów cząstek.

Czy elektronowolt jest jednostką SI?

Nie. Elektronowolt nie jest jednostką SI, ale jest dopuszczony do stosowania obok SI ze względu na jego praktyczne znaczenie w fizyce. Dżul pozostaje oficjalną jednostką energii SI.

Co oznacza przedrostek w keV, MeV lub GeV?

To standardowe metryczne wielokrotności elektronowolta: keV to tysiąc eV, MeV to milion eV, a GeV to miliard eV. Aby przeliczyć którąkolwiek z nich na dżule, najpierw pomnóż przez przedrostek, a następnie przez 1,602176634 x 10⁻¹⁹.

Czy ten konwerter obsługuje również kilodżule i kalorie?

Tak. Strona dżula w konwerterze obsługuje dżule, kilodżule, megadżule i kalorie, więc możesz odczytać energię w elektronowoltach w dowolnej z tych jednostek, która jest najwygodniejsza.