Electron volt - chemická škola
Elektrónové volty
| štandard | Schválené pre použitie so SI, smernica 80/181/EHS |
| Názov jednotky | Elektrónové volty |
| Symbol jednotky | $ \ mathrm $ |
| Popísané veľkosti | Energia, hmotnosť, termodynamická teplota |
| Symbol (y) veľkosti | $ E, \, Q, \, m, \, T $ |
| Názov dimenzie | energie |
| Symbol dimenzie | $ E $ |
| V jednotkách SI | 1,602 176 565 (35) 10 −19 kg m 2 s −2 [1] |
| Pomenovaný po | Elektron, Alessandro Volta |
| Odvodené od | prírodná základná jednotka |
The Elektrónové volty, tiež Elektrónový volt, je jednotka energie, ktorá sa často používa v atómovej, jadrovej a časticovej fyzike. Váš jednotkový symbol je eV.
Elektrónový volt je množstvo energie, o ktorú sa kinetická energia elektrónu zvyšuje, keď prechádza urýchľovacím napätím 1 volt. Jeho hodnota podľa odporúčania CODATA je: [1]
(t.j. so štandardnou odchýlkou 3,5 · 10 −27 J).
označenie
Jednotka je v nemeckom jazyku špecializovaná a učebná literatúra pomenovaná prevažne v tvare „elektrónvolt“, tj so slabikou „en“ medzi „elektrón“ a „volt“. Na druhej strane ona vidí Vykonávacia vyhláška k zákonu o jednotkách v metrológii a určovaní času z 13. decembra 1985 tvar „elektrónvolt“. [2]
Norma DIN 1301-1 „Jednotky - názvy jednotiek, symboly jednotiek“ z októbra 2010 odporúča formulár „elektrónvolt“ [3] Používa sa „elektrónový volt“. [4]
Zatiaľ čo elektrónvolt je jednotka energie, volt je jednotka elektrického napätia.
použitie
Elektrónový volt sa používa ako „praktická“ jednotka v atómovej fyzike a príbuzných poliach, ako je experimentálna fyzika elementárnych častíc, pozri tiež prírodné jednotky: Hmotnosť elementárnych častíc aj energia, ku ktorej sa privádzajú v urýchľovačoch častíc, sa uvádzajú vo elektrónvoltoch. Prepočet na hmotnosť sa robí pomocou dobre známej rovnice zo špeciálnej teórie relativity
$ \ displaystyle E = m c ^ 2 $,
kde $ E $ predstavuje energiu, $ m $ hmotnosť a $ c $ rýchlosť svetla. Podľa toho 1 eV/c² zodpovedá približne 1,783 · 10 −36 kg.
Užitočné, pretože energiu častice, ktorá sa urýchľuje v elektrickom poli, možno vypočítať pomocou $ E = U \ cdot Q $ a je nezávislá od iných vplyvov. Nezáleží na smere pohybu, dĺžke dráhy ani na presnom priebehu intenzity poľa. Mnoho častíc nesie iba elementárny náboj. Namiesto použitia elementárneho náboja a určenia energie v jouloch môžete priamo v jednotke eV určiť kinetickú energiu pochádzajúcu z elektrostatického zrýchlenia.
Bežné desatinné násobky elektrónového voltu sú:
- meV (Millielectron volty). Príklad: voľná častica má pri izbovej teplote tepelnú energiu takmer 40 meV
- keV (Kiloelektrónový volt). Príklad: röntgenový fotón má asi 1–250 keV
- MeV (Megaelektrónový volt). Príklad: zvyšková energia elektrónu je asi 0,511 MeV
- GeV (Gigaelectron volt). Príklad: zvyšková energia protónu je asi 0,94 GeV
- TeV (Teraelektrónové volty). Príklad: Protóny v LHC majú maximálnu kinetickú energiu 4 TeV [5]
Kinetická energia rýchlo sa pohybujúcich ťažších atómových jadier (Ťažké ióny) sa často uvádza na nukleón o. Jednotka sa potom napíše AGeV, kde A znamená hromadné číslo. Platí nasledujúce: Každé jadro s 1 AGeV má rovnakú rýchlosť. Podobne existujú ATeV a AMeV v závislosti od energetickej stupnice.
Pre porovnanie: Štiepne produkty jadrového štiepenia uránu majú kinetickú energiu okolo 167 MeV. Typická molekula v atmosfére má kinetickú energiu (tepelnú energiu) asi 0,03 eV. Fotóny viditeľného svetla (červené) majú energiu asi 2 eV. LHC v CERN plánuje zrážať protóny s energiou 14 TeV a viesť jadrá s 1146 TeV. Energia jedného jadra s približne 2 µJ alebo 180 µJ je stále veľmi nízka (nutričná hodnota čokoládovej tyčinky s 2 200 kJ zodpovedá 1,1 bilióna alebo 12 miliárd krát). Ak však vezmete do úvahy veľký počet častíc (1,15 × 10 11 protónov na impulz, v prstenci LHC je až 2808 impulzov [6]), jediný kúsok 258 kJ sa blíži k tabulke čokolády. Celková energia protónov v prstenci to ďaleko presahuje, na 724 MJ.
Elektrónové volty na mol
V chémii sa energia na časticu často neposkytuje, ale na mol (s jednotkou J/mol), ktorá sa získa vynásobením energie jednotlivých častíc Avogadrovou konštantou $ N_ \ mathrm $, napríklad: