W fizyce, czym jest wolt elektronowy?
Wolt elektronów (eV) jest bardzo małą jednostką energii, która jest wykorzystywana w dziedzinach badań fizyki, takich jak fizyka jądrowa i cząsteczkowa, częściowo ze względu na fakt, że standardowa jednostka energii, dżula, jest zdecydowanie zbyt duża, aby mieć jasne znaczenie w takich badaniach jako jednostka podstawowa. Standardowa wartość wolta elektronowego jest obliczana jako 1,602 x 10-19 dżuli lub ułamek 0,0000000000000000001602 dżuli. Wartość pochodzi z energii niezbędnej do poruszenia pojedynczego elektronu poprzez potencjał elektryczny o wartości jednego wolta lub jako równoważną ilość energii, którą niesie jeden foton światła. Jeden bilion woltów elektronów (TeV), czyli 1 x 10 12 eV, wciąż jest tak małą wartością energetyczną, że uważa się ją za równoważną ilości energii roboczej, jaką mrówka zużywa podczas ruchu, i standardowy 100-watowy żarowy żarówka spala 2 200 000 000 000 razy więcej energii niż mrówka na godzinę, czyli 2,2 x 10 24 woltów elektronowych.
Zastosowanie wartości woltów elektronowych jest również szeroko rozpowszechnione w innych dziedzinach podstawowych badań naukowych, gdzie w niektórych obliczeniach może reprezentować wartości temperatury lub promieniowania elektromagnetycznego. Obejmuje to astronomię, w której stosuje się ją do kategoryzacji długości fali światła. Dzieje się tak, ponieważ wolt elektronowy jest podstawowym pomiarem energii kinetycznej, który można praktycznie zastosować do badań na poziomie molekularnym. Wartość 13,6 eV jest równa energii wymaganej do jonizacji atomu wodoru, który jest najczęstszym pierwiastkiem spotykanym w badaniach astronomicznych. Wymagana jest wartość 4,2 eV, aby rozbić cząsteczkę soli na jej pierwiastki sodowe i chlorkowe, co sprawia, że wolty elektronowe są dogodnym terminem pomiaru dla wielu popularnych reakcji chemicznych.
Pomimo powszechnego zastosowania w badaniach wolt elektronów nie jest uważany za standardową jednostkę metryczną, ponieważ jego wartość może się zmieniać w zależności od warunków i wymagań eksperymentalnych. Może być również użyty do przedstawienia jednostki masy w obliczeniach fizycznych w celu zrównoważenia jednostek energii w specjalnym równaniu względnym E = MC 2 . Pozwala to obliczyć masę cząstek subatomowych, takich jak protony, gdzie jeden proton jest równoważny 938 000 000 eV podzielonych przez prędkość światła do kwadratu, która jest wyrażona jako wolty elektronowe Giga w skrócie jako 0,938 GeV / c 2 .
Nie ma bezpośredniej konwersji na wolty elektronowe od standardowych woltów jako miary potencjału elektrycznego. Choć oba wydają się pochodnymi, są to pomiary różnych rzeczy, z woltami elektronowymi jako miarą energii kinetycznej opartej na dżulach, a woltami jako miarą różnicy potencjałów między dwoma punktami przewodzącymi. Jednak wolty elektronów postępują zgodnie z konwencją metryczną w celu zwiększenia ilości, przy czym prefiks kilogram stanowi 1000 w KeV; mega reprezentujący milion lub MeV; giga reprezentująca miliard w GeV; i tak dalej.