Elektronowolt

Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce. Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje elektron, który jest przyspieszany napięciem równym 1 woltowi:

1 eV = 1 e · 1 V = 1,602 176 565(35) × 10^-19 J^[1]

1 J ≈ 6,241 509 47(53) ×10¹⁸ eV

Spis treści

1 Przedrostki SI
2 Użycie elektronowolta do określania masy
3 Elektronowolt jako jednostka temperatury
4 Przypisy
5 Zobacz też

[edytuj] Przedrostki SI

Chociaż eV nie należy do układu SI, używany jest w różnych dziedzinach fizyki, zwykle z przedrostkami, np.

fizyka cząstek elementarnych - keV, MeV, GeV, TeV
fizyka jądrowa - MeV, GeV
fizyka ciała stałego - meV, eV
fizyka materii skondensowanej - meV, eV

Wielokrotności i podwielokrotności jednostki (wyróżniono najczęściej używane):

Wielokrotności			Podwielokrotności
Mnożnik	Nazwa	Symbol	Mnożnik	Nazwa	Symbol
10⁰	elektronowolt	eV
10¹	dekaelektronowolt	daeV	10^–1	decyelektronowolt	deV
10²	hektoelektronowolt	heV	10^–2	centyelektronowolt	ceV
10³	kiloelektronowolt	keV	10^–3	milielektronowolt	meV
10⁶	megaelektronowolt	MeV	10^–6	mikroelektronowolt	µeV
10⁹	gigaelektronowolt	GeV	10^–9	nanoelektronowolt	neV
10¹²	teraelektronowolt	TeV	10^–12	pikoelektronowolt	peV
10¹⁵	petaelektronowolt	PeV	10^–15	femtoelektronowolt	feV
10¹⁸	eksaelektronowolt	EeV	10^–18	attoelektronowolt	aeV
10²¹	zettaelektronowolt	ZeV	10^–21	zeptoelektronowolt	zeV
10²⁴	jottaelektronowolt	YeV	10^–24	joktoelektronowolt	yeV

[edytuj] Użycie elektronowolta do określania masy

Jednostki eV (a właściwie eV/c²) bardzo często używa się w różnych dziedzinach fizyki do określania mas cząstek i kwazicząstek. Wynika to z relacji pomiędzy masą a energią (E=mc²) oraz faktu używania przez fizyków jednostek, w których c=1 (prędkość światła w próżni). Chcąc wyrażać się ściśle należałoby mówić o jednostkach eV/c² jednak zwykle pomija się c.

1 eV/c² = 1,783 × 10^-36 kg

Przykłady przybliżonych wartości mas cząstek w eV/c²

elektron - 0,511 MeV/c² ≈ 9,10938 × 10^-31kg
proton - 0,938 GeV/c²
neutron - 940 MeV/c² ≈ 1,7 × 10^-27 kg
bozon W - 80.425 GeV/c²
bozon Z - 91,188 GeV/c²
taon - 1777 MeV/c² = 3,17×10⁻²⁷kg
kwark t - 170,9 GeV/c²

[edytuj] Elektronowolt jako jednostka temperatury

Związek E=k_BT (k_B - stała Boltzmanna) łączy w sposób jednoznaczny temperaturę z energią, dlatego też w niektórych zastosowaniach wartość temperatury określa się w elektronowoltach z odpowiednim przedrostkiem. Podobnie jak w przypadku masy, chcąc być ścisłym, należałoby mówić o jednostce eV/k_B.

Elektronowolt jest stosowany jako jednostka temperatury w fizyce plazmy. Związek między elektronowoltami a kelwinami (K) określa wzór:

${1 \mbox{ eV} \over k_B} = {1{,}602176565(35) \times 10^{-19} \mbox{J} \over 1{,}3806488(13) \times 10^{-23} \mbox{J/K}} = 11604{,}519(11) \mbox{K}$

Przykładowo, plazma w tokamaku, by zaszła w niej synteza jądrowa, musi mieć temperaturę 15 keV, czyli 174 milionów kelwinów.

Przypisy

↑ wg CODATA, 2010