Перевести электронвольты в джоули (эВ в Дж)

Что такое конвертер электронвольтов в джоули?

Конвертер электронвольтов в джоули — это онлайн-инструмент, который переводит значения энергии, выраженные в электронвольтах (эВ), в джоули (Дж) и наоборот. Обе единицы описывают одну и ту же физическую величину — энергию, — но находятся на противоположных концах шкалы. Джоуль является единицей СИ, используемой для повседневных и инженерных величин, тогда как электронвольт — это крошечная, удобная единица, предпочитаемая в атомной, ядерной физике и физике частиц, где джоуль вынуждал бы вас постоянно таскать длинные строки отрицательных показателей степени.

Поскольку один электронвольт — это исключительно малое количество энергии, конвертер наиболее полезен, когда нужно сравнить микроскопический процесс (энергию фотона, энергию связи электрона, энергию покоя частицы) с макроскопическими величинами на основе СИ.

Как это работает

По определению, один электронвольт — это кинетическая энергия, которую электрон приобретает при ускорении через разность электрических потенциалов в один вольт. Поскольку энергия равна заряду, умноженному на напряжение, а элементарный заряд зафиксирован на уровне ровно 1,602176634 x 10⁻¹⁹ кулона в системе СИ, электронвольт привязан к точному значению в джоулях:

• 1 эВ = 1,602176634 x 10⁻¹⁹ Дж (точно, по определению с момента переопределения СИ в 2019 году)

Чтобы перевести в обратном направлении, нужно разделить на ту же постоянную. Один джоуль — это колоссальное количество энергии в атомном масштабе, равное примерно 6,241509074 x 10¹⁸ электронвольтам. Конвертер также обрабатывает связанные единицы энергии, такие как килоджоули (кДж), мегаджоули (МДж) и калории (кал) на стороне джоуля, соответствующим образом масштабируя результат.

Формула

Чтобы перевести электронвольты в джоули, умножьте на элементарный заряд в кулонах:

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

Чтобы перевести джоули обратно в электронвольты, разделите на ту же постоянную:

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

Таблица перевода электронвольтов в джоули

В таблице ниже перечислены распространенные значения электронвольтов и их эквиваленты в джоулях. Обратите внимание, насколько малыми остаются значения в джоулях, что как раз и объясняет, почему физики прибегают к электронвольту.

Примеры

Пример 1: Перевод 1 электронвольта в джоули

Основной перевод использует постоянную напрямую. Один электронвольт равен:

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

Пример 2: Перевод 5 электронвольтов в джоули

Фотон видимого или ультрафиолетового света может нести несколько электронвольтов энергии. Пять электронвольтов переводятся в:

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

Пример 3: Перевод 1 джоуля в электронвольты

Перевод в обратную сторону показывает, насколько велик джоуль в атомном масштабе. Один джоуль равен:

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

Это более шести миллиардов миллиардов электронвольтов, упакованных в один джоуль.

Замечания

• С момента переопределения базовых единиц СИ в 2019 году элементарный заряд является точным значением, поэтому коэффициент перевода эВ в Дж точен, а не измерен. Старые источники могут указывать слегка отличающуюся последнюю цифру.
• В задачах по физике часто используются кратные электронвольта: кило (кэВ = 10³ эВ), мега (МэВ = 10⁶ эВ) и гига (ГэВ = 10⁹ эВ). Умножьте значение в эВ на приставку перед переводом.
• Электронвольт — это единица энергии, а не напряжения, несмотря на свое название. Напряжение и энергия связаны только через перемещаемый заряд.
• Поскольку эквиваленты электронвольтов в джоулях столь малы, научная нотация — это практичный способ читать эти результаты.

Часто задаваемые вопросы

Сколько джоулей в 1 электронвольте?

Один электронвольт равен ровно 1,602176634 x 10⁻¹⁹ джоуля. Это значение элементарного заряда в кулонах, и оно зафиксировано по определению с момента переопределения СИ в 2019 году.

Сколько электронвольтов в 1 джоуле?

Один джоуль равен примерно 6,241509074 x 10¹⁸ электронвольтам — более шести квинтиллионов. Это значение получают, разделив 1 на коэффициент перевода 1,602176634 x 10⁻¹⁹.

Почему физики используют электронвольты вместо джоулей?

В атомной, ядерной физике и физике частиц задействованные энергии ничтожны при выражении в джоулях, что приводит к неудобным показателям степени. Электронвольт удерживает числа в читаемом диапазоне — несколько эВ для химических связей, кэВ для рентгеновских лучей, МэВ для ядерных реакций и ГэВ или ТэВ для ускорителей частиц.

Является ли электронвольт единицей СИ?

Нет. Электронвольт не является единицей СИ, но он допущен к использованию наряду с СИ из-за его практической важности в физике. Джоуль остается официальной единицей энергии СИ.

Что означает приставка в кэВ, МэВ или ГэВ?

Это стандартные метрические кратные электронвольта: кэВ — это тысяча эВ, МэВ — миллион эВ, а ГэВ — миллиард эВ. Чтобы перевести любую из них в джоули, сначала умножьте на приставку, а затем на 1,602176634 x 10⁻¹⁹.

Может ли этот конвертер также обрабатывать килоджоули и калории?

Да. Сторона джоуля в конвертере поддерживает джоули, килоджоули, мегаджоули и калории, поэтому вы можете прочитать свою энергию в электронвольтах в любой из этих наиболее удобной единиц.