Elektronový volt
V fyziky a chemie , se Elektronvolt nebo Elektronvolt (množný elektronvolty nebo elektronvolty) (symbol eV ) je jednotka míry z energie .
Definice a použití
Hodnota elektronvoltu je definována jako kinetická energie získaná elektronem zrychleným z klidu potenciálním rozdílem jednoho voltu : 1 eV = (1 e ) × (1 V ), kde e označuje absolutní hodnotu elektrického náboje elektron (nebo elementární náboj ). Elektronvolt se rovná:
1 eV = 1,602 176 634 x 10 -19
J .
Je to jednotka mimo mezinárodní systém jednotek (SI), ale její použití je s ní akceptováno . Jeho hodnota se získá experimentálně.
1EPROTI=2hαμ0vs.J/VS{\ displaystyle 1 \; \ mathrm {eV} = {\ sqrt {\ frac {2h \ alpha} {\ mu _ {0} c}}} \; \ mathrm {J / C}}nebo:
h = 6,626 070 15 × 10 −34 J s je
Planckova konstanta ;
α = 7 297 352 566 4 (17) × 10 -3 (
bezrozměrný ) je
konstanta jemné struktury ;
μ 0 = 4π x 10 -7
H / m je
magnetická permeabilita ve
vakuu ;
c =
2,997 924 58 x 10 8 m / s je
rychlost světla ve vakuu;
J je symbol
joule ;
Je to symbol
coulomba .
Elektronvolt se používá zejména ve fyzice částic k vyjádření energetických hladin vyskytujících se v urychlovačích částic a termonukleární fúzi , ve fyzice polovodičů k vyjádření jejich mezery nebo ve fyzice plazmatu:
Obvyklý násobek a násobky :
- 1 meV = 10 −3 eV = 1,602 177 × 10 −22 J
- 1 keV = 10 3 eV = 1,602 177 × 10 −16 J
- 1 MeV = 10 6 eV = 1,602 177 × 10 −13 J
- 1 GeV = 10 9 eV = 1,602 177 × 10 −10 J
- 1 TeV = 10 12 eV = 1,602 177 × 10 −7 J
Další násobky :
- 1 PeV = 10 15 eV = 1,602 177 × 10 −4 J
- 1 EeV = 10 18 eV = 0,160 217 7 J
- 1 ZeV = 10 21 eV = 160,217 7 J
- 1 YeV = 10 24 eV = 1,602 177 × 10 5 J = 0,044 504 9 kWh
V některých relativně starých dokumentech lze vidět označení „BeV“ pro miliardu elektronvoltů ( „miliarda elektronvoltů“ ): BeV je ekvivalentní GeV (gigaelectronvolt).
V chemii jsou poměrně často v eV vyjádřena některá specifická měření energie, zejména elektrochemický potenciál , extrakční potenciál prvků, ionizační energie plynných atomů nebo jiných molekul v atomistice , tepelná energie molekul .
1 eV = 96,485
kJ / mol nebo 23,06 kcal / mol
Substituce ostatních jednotek elektronvoltem
Hmotnostní jednotka
Ze vztahu E = mc 2 speciální relativity odvodíme:
1EPROTIvs.2=1602176634×10-19J(299792458m/s)2=1783×10-36Js2m-2=1783×10-36kG{\ displaystyle {\ frac {1 \; \ mathrm {eV}} {c ^ {2}}} = {\ rm {{\ frac {1 {,} 602 \, 176 \, 634 \ krát 10 ^ {- 19} \; J} {(299 \, 792 \, 458 \; m / s) ^ {2}}} = 1 {,} 783 \ krát 10 ^ {- 36} \; J \; s ^ {2 } \; m ^ {- 2} = 1 {,} 783 \ krát 10 ^ {- 36} \; kg}}}Například hmotnost elektronu je 511 keV / c 2 , že v protonu z 938 MeV / c 2, a to na neutronu je 940 MeV / c 2 .
V systému přírodních jednotek často používaných částicovými fyziky, ve kterém nastavíme c = 1, vynecháme zápis „/ c 2 “.
Jednotka hybnosti
Podle předchozí úvahy můžeme také použít elektronvolt jako jednotku hybnosti v eV / c . Systém přírodních jednotek zde opět umožňuje zapsat tuto hybnost přímo do eV , obecně buď do GeV nebo do TeV .
Jednotka teploty
V některých oblastech, jako je fyzika plazmatu , může být praktické použít elektronvolt jako jednotku teploty. Chcete-li provést konverzi je Boltzmannova konstanta k se používá B .
1EPROTIkB=1602176634×10-19J1380649×10-23J/K.=11605K.{\ displaystyle {\ frac {1 \; \ mathrm {eV}} {k _ {\ mathrm {B}}}} = {\ rm {{\ frac {1 {,} 602 \, 176 \, 634 \ krát 10 ^ {- 19} \; J} {1 {,} 380 \, 649 \ krát 10 ^ {- 23} \; J / K}} = 11 \, 605 \; K}}}Například typická teplota plazmy v fúzi magnetického vězení je 15 keV nebo 174 MK ( megakelviny ). Okolní teplota (~ 20 ° C ) odpovídá 1/40 elektronvoltu ( 0,025 eV ).
Časová jednotka
Stává se také, že měříme velmi krátké trvání v elektronvoltech. Ve skutečnosti, v závislosti na vztahu Heisenbergem , můžeme odpovídat času k energii, a když je velmi malé (menší než, že čas attosecond nebo 10 -18 s ), měření je méně významný v očích pozorovatele vyjádřených v sekund než v eV. Převod provádí:
ΔE⋅Δt ≥ ℏ2{\ displaystyle \ Delta E \ cdot \ Delta t \ {\ geq} \ {\ frac {\ hbar} {2}}}
ℏ21EPROTI=1,054571818×10-34Js2×1602176634×10-19J=3,291059784×10-16s{\ displaystyle {\ frac {\ hbar} {2}} {\ rm {{\ frac {1} {eV}} = {\ frac {1 {,} 054 \, 571 \, 818 \ krát 10 ^ {- 34} \; J \; s} {2 \ krát 1 {,} 602 \, 176 \, 634 \ krát 10 ^ {- 19} \; J}} = 3 {,} 291 \, 059 \, 784 \ krát 10 ^ {- 16} \; s}}}
Takové trvání se nacházejí zejména v poločasy z exotických jader . Například poločas 8 C je 230 keV nebo 1,43 × 10 −21 s .
Pro pohodlí je běžné vynechat faktor 2 ve výpočtech zahrnujících více jednotek. Konverze se tedy stává ħ / eV = 6,582 119 × 10 −16 s
Jednotka délky
Stává se také, že energie fotonů se měří v elektronvoltech.
E=hvs.λ{\ displaystyle E = {\ frac {hc} {\ lambda}}} je :
λ=hvs.E{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {hc} {E}}}
ale h Planckova konstanta je rovna:
h=6,62607015×10-34Js=4 135667697×10-15EPROTIs{\ displaystyle h = {\ rm {6 {,} 626 \, 070 \, 15 \ krát 10 ^ {- 34} \; J \; s = 4 {,} 135 \, 667 \, 697 \ krát 10 ^ {-15} \; eV \; s}}}a c je rychlost světla, je 299 792 458 m s -1 .
Foton 1 eV tedy bude mít vlnovou délku 1,239 841 875 µm . V praxi se pro foton 1 keV vypočítá vlnová délka 1,24 nm .
Ve výpočtech zahrnujících více jednotek je lepší použít ħ než h. Vzorec pro výpočet rychlosti světla zůstává vzdálenost dělenou časem (tedy bez úpravy faktorem 2 π).
Poznámky a odkazy
Poznámky
-
Potenciál extrakce prvku souvisí s mírou kohezní energie charakteristické pro jednoduchá minerální tělesa s krystalickou nebo polykrystalickou strukturou. Atomy, skupiny nebo atomové roviny mohou být odtrženy během měření UV spektrometrií ve vakuu. Normální elektrodové potenciály, například ve vodném roztoku při 298 K , v elektrochemii jsou ekvivalentem buněčných elektromotorických sil nebo napětí charakteristických pro redoxní reakce vyjádřené ve voltech. Anglosaská tradice je však asimiluje energií vyjádřenou v eV
Reference
-
Hyphenated spelling is to the French Academy ( electron-volt ), but it also takes the electronicvolt spelling according to the doporučení Navrovano Vrchní radou francouzského jazyka. - [pravidlo §1] Svařování složených slov). Druhá forma se ponechá Mezinárodní úřad pro míry a váhy ( BIPM , strana 33), podle norem ISO 80000 AFNOR a vyhlášek n o 75-1200 ( 23 prosinec 1975 , str 13223) a 2003 -165 ( 27 února 2003 , strana 3642).
-
International Bureau of Weights and Measures , The International System of Units (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 th ed. , 216 s. ( ISBN 978-92-822-2272-0 , číst online [PDF] ) , kap. 4 („Jednotky mimo IS, jejichž použití je s IS akceptováno“), s. 4 33.
-
R. Taillet, L. Villain a P. Febvre, slovník fyziky , De Boeck Supérieur,2018( číst online ) , s. 454 (tabulka 32).
Podívejte se také
Související články
externí odkazy
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">