Електронволт, , је јединица енергије једнака кинетичкој енергији коју задобије слободни електрон у вакууму проласком кроз потенцијалну разлику од једног волта. Другим речима, то је један волт (1 волт = 1 џул по кулону) пута наелектрисање једног електрона (у кулонима). Један електронволт је врло мала јединица енергије: 1 eV = 1,602 176 53(14)×10−19 J.[1]
У физици, електронволт[2][3] (симбол ; такође се пише електрон волт) јесте јединица енергије једнака приближно 160 зептоџула (симбол ) или 1,6×10−19 џула (симбол ). По дефиницији, то је количина енергије добијене (или изгубљене) набојем једног електрона који се помера кроз електричну потенцијалну разлику једног волта. Тако је 1 волт (1 џул по кулону или 1 ) помножен елементарним набојем (, или 1,602176565(35)×10−19 ). Отуда је, један електронволт једнак 1,602176565(35)×10−19 .[4] Историјски, електронволт је био стандардна јединица мере кроз своју користивост у електростатичком акцелератору честица због честица са набојем q који има енергију E = qV кроз пролазак кроз потенцијал ; ако се q узима у целобројним јединицама елементарног набоја и терминални преднапон у волтима, добија се енергија у .
Електронволт није СИ јединица, те је његова дефиниција емпиријска (за разлику од литра, светлосне године и осталих таквих не-СИ јединица), тако да његова вредност у СИ јединицама мора бити добијена експериментално.[5] Као елементарни набој на којем је заснован, он није независног квантитета него је једнак 1 J/ √2α / μ00. То је општа јединица енергије у физици, шире кориштена у чврстом стању, атомској, нуклеарној и физици честица. Често се користи са метричким префиксима мили-, кило-, мега-, гига-, тера-, пета- или екса- ( и респективно). Тако стоји за милиелектронволт.
У неким старијим документима, и у имену Беватрон, симбол се користи, који стоји за милијарду ; то је еквивалент за .
| Мера | Јединица | СИ вредност јединице |
|---|---|---|
| Енергија | 1,602176565(35)×10−19 | |
| Маса | 1,782662×10−36 | |
| Импулс | 5,344286×10−28 | |
| Температура | 11604.505(20) K | |
| Време | 6,582119×10−16 s | |
| Удаљеност | 1,97327×10−7 |
Електронволт је количина кинетичке енергије стечена или изгубљена једним електроном који убрзава из мировања кроз електричну разлику потенцијала од једног волта у вакууму. Отуда има вредност од једног волта, 1 J/C, помноженог са елементарним наелектрисањем електрона , 1,602176634×10−19 C.[6] Према томе, један електронволт је једнак 1,602176634×10−19 J.[7]
Електронволт, за разлику од волта, није СИ јединица. Електронволт () је јединица енергије док је волт () изведена СИ јединица електричног потенцијала. СИ јединица за енергију је џул ().
Маса
Еквиваленцијом масе и енергије, електроволта је такође јединица масе. Уобичајено је у физици честица, где се јединице масе и енергије често замењују, да се маса изражава у јединицама , где је брзина светлости у вакууму (од E = mc2). Уобичајено је да се маса једноставно изражава у виду „” као јединицом масе, ефикасно користећи систем природних јединица са подешеним на 1.[8] Еквивалент масе од 1 eV/c2 је
На пример, електрон и позитрон, сваки са масом од 0,511 MeV/c2, могу да се униште дајући 1,022 MeV енергије. Маса протона је 0,938 GeV/c2. Генерално, масе свих хадрона су реда 1 GeV/c2, што (гигаелектронволт) чини погодном јединицом масе за физику честица:
- 1 GeV/c2 = 1,78266192×10−27 kg.
Обједињена атомска јединица масе (), готово тачно 1 грам подељена Авогадровим бројем, готово је маса атома водоника, што је углавном маса протона. Да би се претворила у електронволте, користи се формула:
- 1 u = 931,4941 MeV/c2 = 0,9314941 GeV/c2.
Коришћење електронволта за изражавање масе
Према Ајнштајну енергија је еквивалентна маси, E=mc² (1 = 90 пета џула). Због тога је у физици елементарних честица, где се маса и енергија користе као синоними, уобичајена употреба јединице eV/c² или још једноставније само eV за изражавање масе.
На пример, електрон и позитрон сваки са масом од 0,511 MeV/c², могу да се анихилирају ослобађајући енергију од 1,022 MeV. Протон има масу од 0,938 GeV, што чини GeV (гигаелектронволт)врло погодном јединицом за масу субатомских честица.
- 1 eV/c² = 1,783×10−36 kg
- 1 keV/c² = 1,783×10−33 kg
- 1 MeV/c² = 1,783×10−30 kg
- 1 GeV/c² = 1,783×10−27 kg
- 1 TeV/c² = 1,783×10−24 kg
- 1 PeV/c² = 1,783×10−21 kg
- 1 EeV/c² = 1,783×10−18 kg
Електронволт и енергија
За поређење:
- 3,2×10−11 Ј или 200 је тотална енергија ослобођена цепањем једног атома U-235 (ово је средња вредност; права вредност зависи од начина цепања)
- 3,5×10−11 Ј или 210 је средња вредност енергије ослобођене при цепању једног атома Pu-239 atom (права вредност зависи од начина цепања)
- Енергије хемијских веза су реда електронволта по молекулу.
- Кинетичка енергија молекула у атмосфери на собоној темеператури је око 1 ×10−21 J или 1/40 eV.
- Израз показује зашто је eV основна јединица за енергију пошто или еквивалентно чиме се уклања погрешно веровање да је eV јединица за потенцијал или наелктрисање.
Електронволт и особине фотона
Енергија, E, фреквенција, ν, и таласна дужина, λ фотона повезани су изразом
где је h Планкова константа а c брзина светлости. На пример, спектар видљивог зрачења простире се у опсегу таласних дужина 400 nm до 700 nm. Стога фотони видљивог зрачења имају енергије од
до
- .
Електронволт и температура
У неким областима, као што је физика плазме, уобичајено је да се електронволт користи као јединица температуре. Конверзија у келвине, К, постиже се преко Болцманове константе, kB
На пример, типична плазма у фузији је енергије 15 keV, или 174 мегакелвина.
Употреба електронволта за изражавање времена и растојања
У физици честица, растојање и време се понекад изражава у инверзним електронволтима преко фактора конверзије[9]
- = 6,582 118 89(26) x 10-16 eV s
- = 197,326 960 2(77) eV nm
Растојање
У физици честица широко се користи систем природних јединица у којима су брзина светлости у вакууму c и редукована Планкова константа ħ бездимензионалне и једнаке јединици: c = ħ = 1. У овим јединицама се изражавају растојања и времена у инверзним енергетским јединицама (док су енергија и маса изражене у истим јединицама, погледајте еквивалентност масе и енергије). Конкретно, дужине расејања честица се често представљају помоћу јединице инверзне масе честица.
Изван овог система јединица, фактори конверзије између електронволта, секунде и нанометра су следећи:
Горе наведени односи такође омогућавају да се изрази средњи животни век τ нестабилне честице (у секундама) у смислу њене ширине распада Γ (у eV) преко Γ = ħ/τ. На пример, B0 мезон има животни век од 1,530(9) пикосекунди, средња дужина распада је cτ = 459,7 µm, или ширина распада од 4,302(25)×10−4 eV.
Супротно томе, мале разлике у маси мезона одговорне за мезонске осцилације често се изражавају у погоднијим инверзним пикосекундама.
Енергија у електронволтима се понекад изражава кроз таласну дужину светлости са фотонима исте енергије:
Таласна дужина
Енергија E, фреквенција ν и таласна дужина λ фотона су повезане са
где је h Планкова константа, c је брзина светлости. Ово се своди на
![{\displaystyle {\begin{aligned}E&=4.135\ 667\ 696\times 10^{-15}\;\mathrm {eV/Hz} \times \nu \\[4pt]&={\frac {1\ 239.841\ 98\;\mathrm {eV{\cdot }nm} }{\lambda }}.\end{aligned}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/00656cf6edf1e4f4d8a4169e26b71a5ffc3d8e74)
Фотон са таласном дужином од 532 nm (зелено светло) имао би енергију од приближно 2,33 eV. Слично, 1 eV би одговарао инфрацрвеном фотону таласне дужине {{val|1240|u=nm} или фреквенције 241,8 THz.
У експерименту нискоенергетског нуклеарног расејања, уобичајено је да се енергија нуклеарног трзаја означава у јединицама eVr, keVr, итд. Ово разликује енергију нуклеарног трзаја од „електронског еквивалента“ енергије трзања (eVee, keVee, итд.) мерено сцинтилационом светлошћу. На пример, принос фотоцеви се мери у phe/keVee (фотоелектрони по keV електрон-еквивалентној енергији). Однос између eV, eVr, и eVeeе зависи од средине у којој се расејање одвија и мора се утврдити емпиријски за сваки материјал.
Легенда
| γ: Гама зраци | : средње инфрацрвено | : висока фреквенција. |
| : Јаки X-зраци | : далеко инфрацрвено | : средња фреквенција. |
| : Благи X-зраци | Радио талас | : ниска фреквенција. |
| : Екстремна ултраљубичаста | = екстремно висока фреквенција | : веома ниска фреквенција |
| : Близу ултраљубичастог | = супер висока фреквенција | : збучна фреквенција |
| Видљиво светло | = ултра висока фреквенција | : супер ниска фреквенција |
| : Близо инфрацрвеног | = веома висока фреквенција | : екстремно ниска фреквенција |
| Фрек.: Фреквенција |
Више информација 
...
...| Енергија | Извор |
|---|---|
| 3×1058 QeV | маса-енергија све обичне материје у видљивом универзуму[13] |
| 52,5 QeV | енергија ослобођена од експлозије 20 килотонског ТНТ еквивалента (нпр. принос нуклеарног оружја фисионе бомбе Дебељко) |
| 12,2 ReV | Планкова енергија |
| 10 YeV | приближна енергија великог уједињења |
| 300 EeV | прва примећена честица космичког зрака ултра-високе енергије, такозвана честица Ох-Боже[14] |
| 62,4 EeV | енергија коју троши уређај од 10 вати (нпр. типична[15] ЛЕД сијалица) у једној секунди (10 W = 10 J/s ≈ 6,24×1019 eV/s) |
| 2 PeV | неутрино највеће енергије који је откривен неутрино телескопом Ајскјуб на Антарктику[16] |
| 14 TeV | пројектована енергија судара у центру масе протона на Великом хадронском сударачу (радио на 3,5 TeV од свог почетка 30. марта 2010. године, достигао 13 TeV у мају 2015.) |
| 1 TeV | 0,1602 µJ, око кинетичке енергије летећег комарца[17] |
| 172 GeV | енергија масе мировања горњег кварка, најтеже елементарне честице за коју је ово одређено |
| 125,1±0,2 GeV | енергија масе мировања Хигсовог бозона, мерена са два одвојена детектора на LHC-у са сигурношћу бољом од 5 сигма[18] |
| 210 MeV | просечна енергија ослобођена при фисији једног атома Pu-239 |
| 200 MeV | приближна просечна енергија ослобођена при нуклеарној фисији једног атома U-235. |
| 105,7 MeV | енергија масе мировања миона |
| 17,6 MeV | просечна енергија ослобођена у нуклеарној фузији деутеријума и трицијума да би се формирао He-4; ово је 0,41 PJ по килограму произведеног производа |
| 2 MeV | приближна просечна енергија ослобођена у нуклеарној фисији неутрона ослобођеног из једног атома U-235. |
| 1,9 MeV | Енергија масе мировања горњег кварка, кварка најниже масе. |
| 1 MeV | 0,1602 pJ, око двоструке енергије масе мировања електрона |
| 1 до 10 keV | приближна топлотна енергија, kBT, у системима нуклеарне фузије, као што је језгро сунца, магнетно затворене плазме, инерцијално ограничење и нуклеарно оружје |
| 13,6 eV | енергија потребна за јонизацију атомског водоника; енергије молекуларне везе су реда величине од 1 eV до 10 eV по вези |
| 1,65 до 3,26 eV | опсег енергије фотона видљивог спектра од црвене до љубичасте |
| 1,1 eV | енергија потребна за прекид ковалентне везе у силицијуму |
| 720 meV | енергија потребна за прекид ковалентне везе у германијуму |
| < 120 meV | горња граница енергије масе мировања неутрина (збир 3 укуса)[19] |
| 38 meV | просечна кинетичка енергија, 3/2kBT, једног молекула гаса на собној температури |
| 25 meV | топлотна енергија, kBT, на собној температури |
| 230 μeV | топлотна енергија, kBT, на температури космичког микроталасног позадинског зрачења од ~2,7 келвина |
Моларна енергија
Један мол честица са 1 eV енергије има приближно 96,5 kJ енергије – ово одговара Фарадевој константи (F ≈ 96485 C⋅mol−1), где је енергија у џулима од n мола честица са енергијом E eV једнака са E·F·n.
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
