Кіріспе
Энергия бірлігі. Физикада электронвольт (символ eV, сондай-ақ электрон вольт және электрон-вольт деп те жазылады) – вакуумде бір вольт электр потенциалының айырмасы арқылы тыныш күйден үдеген бір электронның алған кинетикалық энергиясының өлшемі. Энергия бірлігі ретінде қолданылғанда, 1 ЭВ-тың джоульмен (символ J) берілген сандық мәні, электрон зарядының кулонмен (символ C) берілген сандық мәніне тең. 2019 жылы SI негізгі бірліктерінің жаңа анықтамасы бойынша, 1 ЭВ нақты мәнге тең болады.
In physics, an electronvolt (symbol eV, also written electron volt and electron volt) is the measure of an amount of kinetic energy gained by a single electron accelerating from rest through an electric potential difference of one volt in vacuum. When used as a unit of energy, the numerical value of 1 eV in joules (symbol J) is equivalent to the numerical value of the charge of an electron in coulombs (symbol C). Under the 2019 redefinition of the SI base units, this sets 1 eV equal to the exact value
Historically, the electronvolt was devised as a standard unit of measure through its usefulness in electrostatic particle accelerator sciences, because a particle with electric charge q gains an energy 1=E = qV after passing through a voltage of V. Since q must be an integer multiple of the elementary charge e for any isolated particle, the gained energy in units of electronvolts conveniently equals that integer times the voltage.
Тарихи тұрғыдан алғанда, электронвольт электростатикалық бөлшектерді үдету ғылымдарындағы тиімділігі арқасында стандартты өлшем бірлігі ретінде жасалды, себебі электр заряды q бар бөлшек V кернеуінен өткеннен кейін 1 = E = qV энергиясын алады. q кез келген оқшауланған бөлшек үшін элементарлық зарядтың e-нің толық еселігі болуы керек болғандықтан, электронвольт бірліктерінде алынған энергия кернеуге көбейтілген толық санға тең болады.
In physics, an electronvolt (symbol eV, also written electron volt and electron volt) is the measure of an amount of kinetic energy gained by a single electron accelerating from rest through an electric potential difference of one volt in vacuum. When used as a unit of energy, the numerical value of 1 eV in joules (symbol J) is equivalent to the numerical value of the charge of an electron in coulombs (symbol C). Under the 2019 redefinition of the SI base units, this sets 1 eV equal to the exact value
Historically, the electronvolt was devised as a standard unit of measure through its usefulness in electrostatic particle accelerator sciences, because a particle with electric charge q gains an energy 1=E = qV after passing through a voltage of V. Since q must be an integer multiple of the elementary charge e for any isolated particle, the gained energy in units of electronvolts conveniently equals that integer times the voltage.
Анықтама және қолдану
Электронвольт – вакуумда бір вольт электр потенциалының айырмасы арқылы тыныш күйден үдеген бір электронның алған немесе жоғалтқан кинетикалық энергиясының шамасы. Сондықтан оның мәні бір вольтқа, 1-ге, элементар зарядты көбейту арқылы анықталады. Демек, бір электронвольт энергия бірлігіне тең. Электронвольт (eV) – энергияның бірлігі, бірақ SI жүйесінің бірлігі емес. Бұл физикада, әсіресе қатты дене физикасында, атомдық, ядролық және бөлшек физикасында, сондай-ақ жоғары энергиялы астрофизикада кеңінен қолданылатын таралушы бірлік. Ол әдетте SI префикстерімен (мың, кило, мега, гига, тера, пета немесе экса) бірге қолданылады, сәйкесінше meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV және EeV. Энергияның SI бірлігі – джоуль (J). Кейбір ескі құжаттарда және Беватрон атауында "B" миллиардты білдіретін "BeV" символы қолданылады. Сондықтан BeV символы GeV-қа баламалы.
The electronvolt (eV) is a unit of energy, but is not an SI unit. It is a common unit of energy within physics, widely used in solid state, atomic, nuclear, and particle physics, and high energy astrophysics. It is commonly used with SI prefixes milli , kilo , mega , giga , tera , peta or exa (meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV and EeV respectively). The SI unit of energy is the joule (J). In some older documents, and in the name Bevatron, the symbol BeV is used, where the "B" stands for billion. The symbol BeV is therefore equivalent to the GeV.
Басқа физикалық қасиеттер мен бірліктермен байланысы
Өлшем бірлігі Бірліктің SI мәні Энергия eV 1.602176634 Масса eV/c² 1.78266192 Импульс eV/c 5.34428599 Температура eV/k<sub>B</sub> 1.160451812 Уақыт ħ/eV 6.582119 Қашықтық ħc/eV 1.97327
Массасы
Масса-энергия теңдестігіне сәйкес, электронвольт масса бірлігіне баламалы. Бөлшектер физикасында, масса мен энергия бірліктері көбінесе айырбасталғандықтан, массаны eV/c2 бірліктерімен көрсету қалыпты, мұнда c – вакуумдағы жарық жылдамдығы (1=E = mc2 формуласынан). Массаны eV арқылы масса бірлігі ретінде бейресми түрде көрсету, c=1 деп белгіленген табиғи бірліктер жүйесін қолданумен тең. 1-дің килограммға шаққан эквиваленті:
For example, an electron and a positron, each with a mass of 0.511, can annihilate to yield 1.022 of energy. A proton has a mass of 0.938. In general, the masses of all hadrons are of the order of 1, which makes the GeV/c2 a convenient unit of mass for particle physics:
The atomic mass constant (mu), one twelfth of the mass a carbon 12 atom, is close to the mass of a proton. To convert to electronvolt mass equivalent, use the formula:
Мысалы, массасы 0,511 болатын электрон мен позитрон бір-бірін жойса, 1,022 энергия бөлінеді. Протонның массасы 0,938-ге тең. Жалпы, барлық адрондардың массасы 1 шамасында болады, бұл GeV/c2 бірлігін бөлшектер физикасы үшін ыңғайлы масса бірлігіне айналдырады: атомдық масса тұрақтысы (mu), көміртек-12 атомының массасының он екінші бөлігі, протон массасына жуық. Электронвольтқа массалық эквивалентті ауыстыру үшін келесі формула қолданылады:
For example, an electron and a positron, each with a mass of 0.511, can annihilate to yield 1.022 of energy. A proton has a mass of 0.938. In general, the masses of all hadrons are of the order of 1, which makes the GeV/c2 a convenient unit of mass for particle physics:
The atomic mass constant (mu), one twelfth of the mass a carbon 12 atom, is close to the mass of a proton. To convert to electronvolt mass equivalent, use the formula:
Температура
Плазма физикасы сияқты кейбір салаларда температураны көрсету үшін электронвольт пайдалану ыңғайлы. Электронвольтты Келвин шкаласына айналдыру үшін Болцман тұрақтысына бөлу керек:
мұнда kB – Болцман тұрақтысы. Электронвольтты температураны көрсету үшін қолданғанда kB ескеріледі, мысалы, магниттік қамау арқылы жасалған плазманың температурасы 15 (килоэлектронвольт) шамасында болады, бұл 174 МК (мегакельвинге) тең. Дөңгелектеу ретінде: kBT 20 температурада шамамен 0,025 (≈) құрайды.
Шашырату эксперименттері
Төмен энергиялы ядролық шашырау экспериментінде ядролық кері иілген энергияны әдетте eVr, keVr сияқты бірліктермен өлшеу қабылданған. Бұл ядролық кері иілген энергияны сцинтилляциялық жарықпен өлшенетін "электрон эквиваленті" кері иілген энергиясынан (eVee, keVee және т.б.) ажыратады. Мысалы, фототүтік шығымы phe/keVee (1 keV электрон эквиваленті энергиясына фотоэлектрон саны) арқылы өлшенеді. eV, eVr және eVee арасындағы қатынас шашырау ортасына тәуелді және әр материал үшін тәжірибелік жолмен анықталуы керек.
Энергияны салыстыру
Энергия көзі 20 кт ядролық бөліну құрылғысынан шығарылған жалпы энергия 5,25 12.2 ReV (1.22) Планк энергиясы 10 YeV (1) шамамен үлкен бірігу энергиясы ~624 EeV (6.24) бір секундта 100 ваттты шамның тұтынылатын энергиясы (100 = 100 ≈ 6.24) 300 EeV (3 = ~50) Бірінші жоғары энергиялы ғарыштық сәуле бөлшегі, "О, құдайым" бөлшегі деп аталды. 2 екі петаэлектронвольт, Антарктидадағы IceCube нейтрино телескопымен анықталған ең жоғары энергиялы нейтрино 14 Үлкен адрондық коллайдердегі жобаланған протон орталық массасының соқтығысу энергиясы (2010 жылдың 30 наурызынан бастап 3,5 ТэВ-та жұмыс істейді, 2015 жылдың мамырында 13 ТэВ-қа жетті) 1 триллион электронвольт, немесе 1,602, ұшқан масаның кинетикалық энергиясына жуық 172 GeV ең ауыр өлшенген элементар бөлшектің – топ кваркінің тынығу энергиясы 125.1±0.2 GeV Хиггс бозонының массасына сәйкес келетін энергия, LHC-дегі екі бөлек детектормен 5 сигмадан жақсы нақтылықпен өлшенді 210 бір 239Pu атомының бөлінуінен шығарылатын орташа энергия 200 бір 235U атомының ядролық бөлінуінен шығарылатын шамамен орташа энергия 105.7 МэВ мюонның тынығу энергиясы 17.6 дейтерий мен тритийдің He 4 құрауынан шығарылатын орташа энергия; өнімнің 1 килограмына 0,41 шамасында 2 МэВ бір 235U атомынан бөлінетін ядролық бөліну нейтронының шамамен орташа энергиясы 1.9 МэВ ең төменгі массалы кварк – жоғарғы кварктің тынығу энергиясы 1 (1.602) электронның тынығу энергиясының шамамен екі есесі 1-ден 10 кэВ-қа дейін ядролық синтез жүйелеріндегі, мысалы, күн ядросы, магниттік шектеулі плазма, инерциялық шектеу және ядролық қарулардағы шамамен жылулық температура 13.6 атомдық сутекті иондау үшін қажетті энергия; молекулалық байланыс энергиясы байланысқа қарай 1-ден 10-ға дейін 1.6 - 3.4 көрінетін жарықтың фотон энергиясы 1.1 кремнийдегі ковалентті байланысты бұзу үшін қажетті энергия 720 германийдегі ковалентті байланысты бұзу үшін қажетті энергия < 120 нейтриноның шамамен тынығу энергиясы (3 дәмнің қосындысы) 25 бөлме температурасындағы жылулық энергия; бір ауа молекуласының орташа кинетикалық энергиясы 38 230 ғаламдық микротолқынды фонның жылулық энергиясы
Моль бойынша
Бір моль бөлшектерге әрқайсысына 1 эВ энергия берілсе, шамамен 96,5 кДж энергия болады – бұл Фарадей тұрақтысына (F ≈ 96485) сәйкес келеді, онда энергиясы E эВ болатын n моль бөлшектердің энергиясы E·F·n-ге тең.