Elektronvolt - kémiaiskola

Elektronvoltok

Mértékegység

alapértelmezett	Az SI-vel való használatra jóváhagyva, a 80/181/EGK irányelv
Egység neve	Elektronvoltok
Egység szimbólum	$ \ mathrm $
Leírt méret (ek)	Energia, tömeg, termodinamikai hőmérséklet
Méret szimbólum (ok)	$ E, \, Q, \, m, \, T $
Dimenzió neve	energia
Dimenzió szimbólum	$ E $
SI egységekben	1,602 176 565 (35) 10 −19 kg m 2 s −2 [1]
Valami után elnevezve	Elektron, Alessandro Volta
Származó	természetes alapegység

A Elektronvoltok, szintén Elektronvolt, olyan energiaegység, amelyet gyakran használnak az atom-, a mag- és a részecskefizikában. Az egység szimbóluma az eV.

Az elektronfeszültség az az energiamennyiség, amellyel az elektron mozgási energiája megnő, amikor áthalad 1 volt gyorsítófeszültségen. Értéke a CODATA ajánlása szerint: [1]

(azaz 3,5 · 10 −27 J szórással).

kijelölés

Az egységet a német nyelvű szakirodalomban és az oktató irodalomban elsősorban "elektronvolt" formájában nevezik meg, vagyis az "en" szótaggal az "elektron" és a "volt" között van. Másrészt látja A metrológiai és időmeghatározási egységekre vonatkozó törvény végrehajtása 1985. december 13-án az "elektron volt" alakot. [2]

A 2010. októberi 1301-1 "Egységek - egységnevek, egységjelek" DIN szabvány az "elektronfeszültség" [3] formát javasolja. A DIN 66030 "Informatika - egységegységek ábrázolása korlátozott karakterű rendszerekben" szabványban azonban 2002 májusától az "Elektronvoltot" használunk. [4]

Míg az elektronfeszültség egység, addig a volt az elektromos feszültség mértékegysége.

használat

Az elektronfeszültséget "praktikus" egységként használják az atomfizikában és a kapcsolódó területeken, például a kísérleti elemi részecskefizikában, lásd még a természetes egységeket is: mind az elemi részecskék tömegét, mind az energiát, amelyet a részecskegyorsítókba hoznak, elektronvoltokban adják meg. A tömeggé történő átalakítás a speciális relativitáselméletből jól ismert egyenlet segítségével történik

$ \ displaystyle E = m c ^ 2 $,

ahol $ E $ az energiát, $ m $ a tömeget és $ c $ a fény sebességét jelenti. Eszerint 1 eV/c² körülbelül 1,783 · 10 −36 kg-nak felel meg.

Praktikus, mert egy elektromos mezőben felgyorsult részecske energiája kiszámítható $ E = U \ cdot Q $ értékkel, és független más hatásoktól. A mozgás iránya, az út hossza vagy a térerősség pontos lefutása nem számít. Sok részecske csak az elemi töltetet hordozza. Az elemi töltés használata és az energia joule-ban történő megadása helyett megadhatja az elektrosztatikus gyorsulás eredményeként kinetikus energiát közvetlenül az eV egységben.

Az elektronfeszültség közös decimális többszörösei:

• meV (Millielektron volt). Példa: egy szabad részecske szobahőmérsékleten csaknem 40 meV hőenergiával rendelkezik
• keV (Kiloelektron volt). Példa: egy röntgenfoton körülbelül 1-250 keV
• MeV (Megaelektron volt). Példa: az elektron nyugalmi energiája körülbelül 0,511 MeV
• GeV (Gigaelektron volt). Példa: egy proton nyugalmi energiája körülbelül 0,94 GeV
• TeV (Teraelektron volt). Példa: Az LHC protonjainak maximális mozgási energiája 4 TeV [5]

A gyorsan mozgó, nehezebb atommagok kinetikus energiája (Nehéz ionok) gyakran adják meg nukleononként nál nél. Ezután az egységet AGeV-re írjuk, ahol A jelentése a tömegszám. Az alábbiak érvényesek: Minden 1 AGeV-vel rendelkező mag ugyanolyan sebességű. Hasonlóképpen léteznek ATeV és AMeV, az energiaskálától függően.

Összehasonlításképpen: Az urán maghasadásának hasadási termékei kinetikus energiája körülbelül 167 MeV. A légkörben egy tipikus molekula mozgási energiája (hőenergia) körülbelül 0,03 eV. A látható fény (vörös) fotonjainak energiája körülbelül 2 eV. A CERN LHC-je 14 TeV energiájú protonok és 1146 TeV ólommagok ütközését tervezi. Egy mag kb. 2 µJ vagy 180 µJ energiája még mindig nagyon alacsony (egy 2200 kJ-os csokoládé tápértéke 1,1 billió vagy 12 milliárdszoros). Ha azonban figyelembe vesszük a részecskék nagy számát (impulzusonként 1,15 × 10 11 proton, az LHC gyűrűjében legfeljebb 2808 impulzus van [6]), akkor egyetlen 258 kJ impulzus közelít a csokoládéhoz. A gyűrűben lévő protonok teljes energiája ezt messze meghaladja, 724 MJ-nél.

Elektronvolt/mol

A kémia területén a részecskére jutó energiát gyakran nem adják meg, hanem molra (J/mol egységgel), amelyet úgy kapunk, hogy az egyes részecskék energiáját megszorozzuk az Avogadro $ N_ \ mathrm $ állandóval:

---