Come convertire i joule in elettronvolt

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Sia il joule (J) che l’elettronvolt (eV) sono unità di energia. Per effettuare la conversione da joule a elettronvolt, è possibile utilizzare le equivalenze tra le due misure. Ad esempio: 1 J = 6,241 507 649 ×10 18  e 1eV = 1,602 176 634 ×10 -19  .

Cos’è il joule (J)

Il joule (J) è un’unità molto piccola utilizzata per misurare l’energia, il lavoro e il calore. Ha questo nome in onore del fisico inglese James Prescott Joule, uno dei riferimenti più importanti della termodinamica.

Può essere definito come il lavoro che deve essere fatto per produrre un watt o  watt  (W) di potenza per un secondo, o watt-secondo (W · s). Il watt misura la potenza ed è pari a 1 joule al secondo (1 J/s). Il watt è definito anche dalla formula kg⋅m²/s³ .

Altre equivalenze di joule sono:

  • 1 J = 6,2415 × 10 18  eV (elettronvolt)
  • 1 J = 1 CV (volt di coulomb)
  • 1 J = 1 N m (newton metro)
  • 1 J = 0,238 cal (calorie)

Alcuni multipli di joule sono:

  • 1 kJ (kilojoule) = 10 3  J
  • 1 MJ (megajoule) = 10 6  J
  • 1 GJ (gigajoule) = 10 9  J
  • 1 TJ (terajoule) = 10 12  J

Cos’è il volt (V)

Il volt (V), chiamato anche  volt  o tensione, è una misura utilizzata per misurare il potenziale elettrico, la tensione elettrica e la forza elettromotrice. Permette di misurare la forza o la pressione con cui scorre l’elettricità. Porta questo nome in onore del fisico e chimico italiano Alessandro Volta, creatore della prima batteria voltaica.

Il volt è definito come la differenza di potenziale attraverso un materiale conduttivo quando una corrente di un ampere (A) utilizza un watt (W) di potenza. Questo può essere rappresentato come segue: 1 V = 1 W/A . L’ampere misura l’intensità di una corrente elettrica. Watt o watt misurano l’energia elettrica prodotta.

Alcuni multipli del volt sono:

  • 1 daV (decavolt) = 10 1  V
  • 1 hV (ettovolt) = 10 2  V
  • 1 kV (kilovolt) = 10 3  V

Alcune equivalenze del volt con altre misure sono:

1 Volt = 1 Ampere 1 Ohm

Qual è l’elettronvolt (eV)

Quando è necessario fare calcoli con valori di energia su scala atomica, si usa come riferimento l’elettronvolt, che è una misura più piccola del joule. L’elettronvolt (eV) è un’unità di energia che esprime la variazione di energia che esiste quando un elettrone si sposta da un punto di potenziale ad un altro, nel caso in cui la differenza di potenziale del campo elettrico sia di 1 volt.

L’elettronvolt può anche essere definito come la quantità totale di energia cinetica che un elettrone guadagna mentre si muove attraverso una differenza di potenziale di un volt.

L’elettronvolt è uguale a: 1.602 176 634 ×10 −19  J.

Alcuni multipli dell’elettronvolt sono:

  • 1 keV (chiloelettronvolt) = 10 3  eV
  • 1 MeV (megaelettronvolt) = 10 3  keV = 10 6  eV
  • 1 GeV (gigaelettronvolt) = 10 3  MeV = 10 9  eV
  • 1 TeV (teraelettronvolt) = 10 3  GeV = 10 12  eV

Conversione da joule a elettronvolt

Per convertire da joule a elettronvolt dobbiamo semplicemente utilizzare l’equivalenza tra l’elettronvolt e il joule come fattore di conversione:

  • 1 eV = 1,602 × 10 -19  J
  • 1 J = 6,241 × 10 18  eV

Tenendo conto di ciò, qualsiasi problema in cui deve essere effettuata una conversione tra joule ed elettronvolt può essere risolto. 

Uno dei problemi più comuni che richiedono la conversione da joule a elettronvolt è il calcolo dell’energia di ionizzazione di un elemento. Questa è l’energia minima necessaria per catturare un elettrone da un atomo neutro, allo stato gassoso e fondamentale.

problema 1

Se l’energia di ionizzazione di un atomo di idrogeno (H) è 2,195 × 10 -18  J, a quanti elettronvolt è uguale questa energia?

Questo problema può essere risolto nel modo seguente:

X [eV] = 2,195 × 10 -18  J × 1 eV / 1,602 × 10 -19  J 

X [eV] = 13,7 eV

Pertanto, otteniamo che l’energia di ionizzazione di un atomo di idrogeno è 13,7 eV.

problema 2

Se sappiamo che l’energia di ionizzazione di una mole di carbonio (C) è 1086,5 kJ, per determinare la sua equivalenza in elettronvolt dobbiamo fare quanto segue:

Conversione da kilojoule (kJ) a joule (J): 

X [J] = 1086,5 kJ × 10 3  J / 1 kJ = 1 086 500 J

X [eV] = 1 086 500 J × 1 eV / 1,602 × 10 -19  J

X [eV] = 6,782 × 10 24   eV

Pertanto, l’energia di ionizzazione di una mole di carbonio (C) è 6,782 ×10 24   eV.

Bibliografia

  • Diversi autori. Il libro di fisica. (2020). Spagna. Akal.
  • Barrero González, F. Sistemi di energia elettrica. (2004). Spagna. Edizioni Auditorium.
  • Sanchez, JL; Choren, E.; Arteaga, A. Introduzione al Sistema Internazionale (SI) di Unità. (2018, 3a edizione. Edizione Kindle). Venezuela. Università di Zulia.
  • Esempio di conversione da Joule a elettronvolt . La scienza di oggi. Disponibile su https://cienciadehoy.com/problema-de-ejemplo-de-conversion-de-joule-a-electron-voltios/ .
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Cecilia Martinez (B.S.)
Cecilia Martinez (B.S.)
Cecilia Martinez (Licenciada en Humanidades) - AUTORA. Redactora. Divulgadora cultural y científica.

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