Ev — электронвольт. конвертер величин

Отрывок, характеризующий Электронвольт

Наташе было 16 лет, и был 1809 год, тот самый, до которого она четыре года тому назад по пальцам считала с Борисом после того, как она с ним поцеловалась. С тех пор она ни разу не видала Бориса. Перед Соней и с матерью, когда разговор заходил о Борисе, она совершенно свободно говорила, как о деле решенном, что всё, что было прежде, – было ребячество, про которое не стоило и говорить, и которое давно было забыто. Но в самой тайной глубине ее души, вопрос о том, было ли обязательство к Борису шуткой или важным, связывающим обещанием, мучил ее.
С самых тех пор, как Борис в 1805 году из Москвы уехал в армию, он не видался с Ростовыми. Несколько раз он бывал в Москве, проезжал недалеко от Отрадного, но ни разу не был у Ростовых.
Наташе приходило иногда к голову, что он не хотел видеть ее, и эти догадки ее подтверждались тем грустным тоном, которым говаривали о нем старшие:
– В нынешнем веке не помнят старых друзей, – говорила графиня вслед за упоминанием о Борисе.
Анна Михайловна, в последнее время реже бывавшая у Ростовых, тоже держала себя как то особенно достойно, и всякий раз восторженно и благодарно говорила о достоинствах своего сына и о блестящей карьере, на которой он находился. Когда Ростовы приехали в Петербург, Борис приехал к ним с визитом.
Он ехал к ним не без волнения. Воспоминание о Наташе было самым поэтическим воспоминанием Бориса. Но вместе с тем он ехал с твердым намерением ясно дать почувствовать и ей, и родным ее, что детские отношения между ним и Наташей не могут быть обязательством ни для нее, ни для него

У него было блестящее положение в обществе, благодаря интимности с графиней Безуховой, блестящее положение на службе, благодаря покровительству важного лица, доверием которого он вполне пользовался, и у него были зарождающиеся планы женитьбы на одной из самых богатых невест Петербурга, которые очень легко могли осуществиться. Когда Борис вошел в гостиную Ростовых, Наташа была в своей комнате

Узнав о его приезде, она раскрасневшись почти вбежала в гостиную, сияя более чем ласковой улыбкой.

Определение

Электронвольт — это количество кинетической энергии, полученной или потерянной одним электроном, ускоряющимся из состояния покоя через разность электрических потенциалов в один вольт в вакууме. Следовательно, он имеет значение один вольт ,1 Дж / Кл , умноженное на элементарный заряд электрона e ,1,602 176 634 × 10 -19  С . Следовательно, один электронвольт равен1.602 176 634 × 10 −19  Дж .

Электронвольт, в отличие от вольта, не является единицей СИ . Электронвольт (эВ) — это единица измерения энергии, а вольт (В) — производная единица измерения электрического потенциала в системе СИ. Единицей измерения энергии в системе СИ является джоуль (Дж).

обозначение

В немецкоязычной специальной литературе единица измерения преимущественно упоминается как «электрон- вольт» , то есть с морфемой «en» между «электроном» и «вольт».

С другой стороны, Постановления о единицах указывает специальное название «электрон-вольт» для установленной законом единицы. С 3 октября 2009 г. в (2) Постановления о единицах упоминаются определения, перечисленные в главе I Приложения к Директиве 80/181 / EEC от 20 декабря 1979 г. в ее текущей версии.

Стандарт DIN  1301-1 «Единицы — названия единиц, символы единиц» от октября 2010 года рекомендует форму «электрон-вольт». В системах обработки данных с ограниченным числом символов могут отображаться названия единиц измерения и префиксы в соответствии с DIN 66030, издание от мая 2002 г. ( Постановления о единицах измерения). Здесь используется термин «электрон-вольт».

Температура

В определенных областях, таких как физика плазмы , удобно использовать электронвольт для выражения температуры. Электронвольт делится на постоянную Больцмана для преобразования в шкалу Кельвина :

1kBзнак равно1,602 176 634×10-19 Дж / эВ1,380 649×10-23 Дж / Кзнак равно11 604,518 12 К / эВ.{\ displaystyle {1 \ over k _ {\ text {B}}} = {1.602 \ 176 \ 634 \ times 10 ^ {- 19} {\ text {J / eV}} \ over 1.380 \ 649 \ times 10 ^ { -23} {\ text {J / K}}} = 11 \ 604.518 \ 12 {\ text {K / эВ}}.}

Где k B — постоянная Больцмана , K — Кельвин, J — Джоули, eV — электронвольты.

Предполагается, что k B используется для выражения температуры с помощью электронвольт, например, типичная термоядерная плазма с магнитным удержанием имеет вид15 кэВ ( килоэлектронвольт ), что равно 170 МК (миллион Кельвинов).

В качестве приближения: k B T составляет около0,025 эВ (≈290 К11604 К / эВ) при температуре 20 ° С .

Обзор

Электронвольт (eV) выступает единицей энергии, которую используют в физике для элементарных зарядов и электричества. Речь идет о количестве энергии, которую получает или теряет заряд электрона, смещающийся по одновольтному электрическому отличию потенциалов. Нужно знать, как перевести электронвольт в джоули. Значение – 1.602 × 10-19 Дж.

Электронвольт не входит в список официальных единиц, но стала полезной из-за применения в многочисленных экспериментах. Работающие с ускорителями частиц исследователи использовали соотношение энергии, заряда и разности потенциалов:

Е = qV.

Все расчеты были квантованы к элементарному заряду при конкретном напряжении, из-за чего электронвольт стали использовать как единицу измерения.

Сравнение энергии

Частота фотона в зависимости от энергии частицы в электронвольтах . Энергия фотона изменяется только с частотой фотона, связанной с скоростью света постоянная. Это контрастирует с массивной частицей, энергия которой зависит от ее скорости и массы покоя . Легенда

γ: гамма-лучи МИР: средний инфракрасный HF: Высокая частота.
HX: Жесткие рентгеновские лучи FIR: Дальний инфракрасный порт MF: Средняя частота.
SX: мягкие рентгеновские лучи Радиоволны LF: низкая частота.
EUV: крайний ультрафиолет EHF: Чрезвычайно высокая частота. VLF: очень низкая частота.
NUV: ближний ультрафиолет SHF: сверхвысокая частота. VF / ULF: Голосовая частота.
Видимый свет UHF: сверхвысокая частота. SLF: сверхнизкая частота.
NIR: ближний инфракрасный VHF: очень высокая частота. ELF: Чрезвычайно низкая частота.
Freq: частота
Энергия Источник
5,25 × 10 32  эВ полная энергия, выделяемая от устройства ядерного деления
мощностью 20  кт
1,22 × 10 28  эВ энергия Планка
10 Y эВ (1 × 10 25  эВ ) приблизительная энергия великого объединения
~ 624 E эВ (6,24 × 10 20  эВ ) энергия, потребляемая одной 100-ваттной лампочкой за одну секунду (100 Вт =100 Дж / с ≈6,24 × 10 20  эВ / с )
300 E эВ (3 × 10 20  эВ = ~50  Дж ) так называемая частица Oh-My-God (самая энергичная частица космических лучей, когда-либо наблюдавшаяся)
2 ПэВ два петаэлектронвольта, самое высокоэнергетическое нейтрино, обнаруженное нейтринным телескопом IceCube в Антарктиде
14 ТэВ расчетная энергия столкновения протонов с центром масс на Большом адронном коллайдере (работающем при 3,5 ТэВ с момента запуска 30 марта 2010 г., достигла 13 ТэВ в мае 2015 г.)
1 ТэВ триллион электронвольт, или 1.602 × 10 −7  Дж , о кинетической энергии летающего комара
172 ГэВ энергия покоя топ-кварка , самой тяжелой измеренной элементарной частицы
125,1 ± 0,2 ГэВ энергия, соответствующая массе бозона Хиггса , измеренная двумя отдельными детекторами на LHC с точностью лучше, чем 5 сигма
210 МэВ средняя энергия, выделяемая при делении одного атома
Pu-239
200 МэВ приблизительная средняя энергия, выделяемая при ядерном делении осколками деления одного атома U-235 .
105,7 МэВ энергия покоя мюона
17,6 МэВ средняя энергия , выделяемая в ядерном синтезе из дейтерия и трития с образованием He-4 ; это0,41 ПДж на килограмм произведенной продукции
2 МэВ приблизительная средняя энергия, выделяемая в нейтроне ядерного деления, выделяемом одним атомом U-235 .
1,9 МэВ энергия покоя ап-кварка , кварка с наименьшей массой.
1 МэВ (1,602 × 10 −13  Дж ) примерно вдвое больше энергии покоя электрона
От 1 до 10 кэВ приблизительная тепловая температура, в системах ядерного синтеза , таких как ядро Солнца , магнитно-удерживаемая плазма , инерционное удержание и ядерное оружиеkBТ{\ displaystyle k_ {B} T}
13,6 эВ энергия, необходимая для ионизации атомарного водорода ; молекулярная энергия связи находится на порядок изОт 1 эВ до10 эВ на облигацию
1,6 эВ до3,4 эВ энергия фотона видимого света
1,1 эВ энергия, необходимая для разрыва ковалентной связи в кремнииEграмм{\ displaystyle E_ {g}}
720 мэВ энергия, необходимая для разрыва ковалентной связи в германииEграмм{\ displaystyle E_ {g}}
< 120 мэВ приблизительная энергия покоя нейтрино (сумма 3 ароматов)
25 мэВ Тепловая энергия , при комнатной температуре; одна молекула воздуха имеет среднюю кинетическую энергиюkBТ{\ displaystyle k_ {B} T} 38 мэВ
230 мкэВ Тепловая энергия, , из космического микроволнового фонаkBТ{\ displaystyle k_ {B} T}

На моль

Один моль частиц с энергией 1 эВ имеет энергию примерно 96,5 кДж — это соответствует постоянной Фарадея ( F ≈96 485  Кл моль -1 ), где энергия в джоулях n моль частиц, каждая с энергией E эВ, равна E · F · n .

Примечания

  1. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.

  2. Электронвольт // Большая советская энциклопедия :
    / гл. ред. А. М. Прохоров
    . — 3-е изд. — М
    . : Советская энциклопедия, 1969-1978.

  3. physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants — Complete Listing

  4. // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М
    .: Большая Российская энциклопедия , 1998. — Т. 5. Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 545. — 760 с. — ISBN 5-85270-101-7 .

  5. В учебной и научно-популярной литературе массы элементарных частиц чаще выражаются в единицах СИ или в а. е. м.

  6. — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics». (англ.)

  7. Darrow K. K.

    (англ.)
    // Bell System Technical Journal. — Vol. 2 (4). — P. 110.

  8. Равна стандартной энтальпии образования воды в джоулях на моль, деленной на постоянную Авогадро и деленной на модуль заряда электрона в кулонах

Мощность бытовых электроприборов

На бытовых электроприборах обычно указана мощность. Некоторые светильники ограничивают мощность лампочек, которые в них можно использовать, например не более 60 ватт. Это сделано потому, что лампы более высокой мощности выделяют много тепла и светильник с патроном могут быть повреждены. Да и сама лампа при высокой температуре в светильнике прослужит недолго. В основном это проблема с лампами накаливания. Светодиодные, люминесцентные и другие лампы обычно работают с меньшей мощностью при одинаковой яркости и, если они используются в светильниках, предназначенных для ламп накаливания, проблем с мощностью не возникает.

Чем больше мощность электроприбора, тем выше потребление энергии, и стоимости использования прибора. Поэтому производители постоянно улучшают электроприборы и лампы. Световой поток ламп, измеряемый в люменах, зависит от мощности, но также и от вида ламп. Чем больше световой поток лампы, тем ярче выглядит ее свет. Для людей важна именно высокая яркость, а не потребляемая ламой мощность, поэтому в последнее время альтернативы лампам накаливания пользуются все большей популярностью. Ниже приведены примеры видов ламп, их мощности и создаваемый ими световой поток.

Десятичные кратные

Распространенные десятичные числа, кратные электронвольту:

  • мэВ (миллиэлектронвольт; 10 -3  эВ). Пример: свободная частица имеет в тепловую энергию около 25 мэВ при комнатной температуре
  • кэВ (килоэлектронвольт; 10 3  эВ). Так , например, фотон из рентгеновских лучей имеет около 1-250 кэВ
  • МэВ (мегаэлектронвольт; 10 6  эВ). Пример: энергия покоя электрона составляет около 0,511 МэВ.
  • ГэВ (гигаэлектронвольт; 10 9  эВ). Пример: энергия покоя протона составляет около 0,94 ГэВ.
  • ТэВ (тераэлектронвольт; 10 12  эВ). Пример: протоны в Большом адронном коллайдере  (LHC) в ЦЕРНе имеют максимальную 6,5 ТэВ.
  • ПэВ (петаэлектронвольт; 10 15 эВ). Например, в нейтринной обсерватории высоких энергий IceCube зарегистрированы нейтрино , z. Б. 2,5 ПэВ.

Ссылки [ править ]

  1. ^
  2. . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . 20 мая 2019 . Проверено 20 мая 2019 .
  3. . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . 20 мая 2019 . Проверено 20 мая 2019 .
  4. Барроу, Дж. Д. «Естественные единицы до Планка». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества 24 (1983): 24.
  5. . Пособие для младшего преподавателя . Фермилаб. 22 марта 2002 года. 14 мая 2011 года . Проверено 13 февраля 2011 года .
  6. . Виртуальный центр посетителей . SLAC. 15 июня 2009 . Проверено 13 февраля 2011 года .
  7. Элерт, Гленн. . hypertextbook.com. 29 июля 2016 года . Проверено 30 июля 2016 .
  8. . Vlf.it. 30 апреля 2010 года . Проверено 16 октября 2010 .
  9. . 19 марта 2015 года.
  10. АТЛАС ; CMS (26 марта 2015 г.). . Письма с физическим обзором . 114 (19): 191803. arXiv . Bibcode . DOI . PMID .
  11. Мертенс, Сюзанна (2016). «Прямые эксперименты с массой нейтрино». Журнал физики: Серия конференций . 718 (2): 022013. arXiv . Bibcode . DOI . S2CID .

Импульс

В физике высоких энергий электронвольт часто используется в качестве единицы количества движения . Разность потенциалов в 1 вольт заставляет электрон набирать количество энергии (т. Е.1 эВ ). Это приводит к использованию эВ (а также кэВ, МэВ, ГэВ или ТэВ) в качестве единиц импульса, поскольку подводимая энергия приводит к ускорению частицы.

Размерности единиц импульса L M T −1 . Размеры энергоблоков L 2 M T −2 . Затем разделение единиц энергии (например, эВ) на фундаментальную константу, которая имеет единицы скорости ( L T -1 ), облегчает необходимое преобразование использования единиц энергии для описания количества движения. В области физики частиц высоких энергий основной единицей скорости является скорость света в вакууме c .

Разделив энергию в эВ на скорость света, можно описать импульс электрона в единицах эВ / c .

Константа основной скорости c часто исключается из единиц количества движения путем определения единиц длины, так что значение c равно единице. Например, если сказать , что импульс p электрона равен1 ГэВ , то преобразование в МКС может быть достигнуто:

пзнак равно1ГэВcзнак равно(1×109)⋅(1,602 176 634×10-19C)⋅(1V)(2,99 792 458×108мs)знак равно5,344 286×10-19кг⋅мs.{\ displaystyle p = 1 \; {\ text {GeV}} / c = {\ frac {(1 \ times 10 ^ {9}) \ cdot (1.602 \ 176 \ 634 \ times 10 ^ {- 19} \; {\ text {C}}) \ cdot (1 \; {\ text {V}})} {(2,99 \ 792 \ 458 \ times 10 ^ {8} \; {\ text {m}} / {\ text {s}})}} = 5,344 \ 286 \ times 10 ^ {- 19} \; {\ text {kg}} \ cdot {\ text {m}} / {\ text {s}}.}

Кратные и дольные единицы

В ядерной физике и физике высоких энергий обычно используются кратные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 103 эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 106 эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 109 эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 1012 эВ). В физике космических лучей, кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 1015 эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 1018 эВ). В зонной теории твердого тела, физике полупроводников и физике нейтрино — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10−3 эВ).

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 эВ декаэлектронвольт даэВ daeV 10−1 эВ дециэлектронвольт дэВ deV
102 эВ гектоэлектронвольт гэВ heV 10−2 эВ сантиэлектронвольт сэВ ceV
103 эВ килоэлектронвольт кэВ keV 10−3 эВ миллиэлектронвольт мэВ meV
106 эВ мегаэлектронвольт МэВ MeV 10−6 эВ микроэлектронвольт мкэВ µeV
109 эВ гигаэлектронвольт ГэВ GeV 10−9 эВ наноэлектронвольт нэВ neV
1012 эВ тераэлектронвольт ТэВ TeV 10−12 эВ пикоэлектронвольт пэВ peV
1015 эВ петаэлектронвольт ПэВ PeV 10−15 эВ фемтоэлектронвольт фэВ feV
1018 эВ эксаэлектронвольт ЭэВ EeV 10−18 эВ аттоэлектронвольт аэВ aeV
1021 эВ зеттаэлектронвольт ЗэВ ZeV 10−21 эВ зептоэлектронвольт зэВ zeV
1024 эВ иоттаэлектронвольт ИэВ YeV 10−24 эВ иоктоэлектронвольт иэВ yeV
  к применению  применять не рекомендуется

Основные сведения

В физике элементарных частиц в электронвольтах обычно выражается не только энергия Е, но и масса m элементарных частиц. Основанием для этого служит тот факт, что в силу эквивалентности массы и энергии выполняется соотношение m = E/c2, где c — скорость света, E — энергия покоящейся частицы. Поскольку c — фундаментальная постоянная, равная 299 792 458 м/с (точно), не изменяющаяся ни при каких условиях, то указание в качестве характеристики массы частицы её энергии покоя, выраженной в электронвольтах, однозначно определяет значение массы в любых традиционных единицах и к недоразумениям не приводит. В единицах массы 1 эВ = 1,782 661 921…⋅10−36кг (точно), и напротив, 1 кг = 5,609 588 603…⋅1035 эВ (точно). Атомная единица массы близка по значению к 1 ГэВ (с погрешностью около 7 %): 1 а. е. м. = 931,494 102 42(28) МэВ, и напротив, 1 ГэВ = 1,073 544 102 33(32) а. е. м.. Импульс элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/c).

Электронвольт по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов, — маленькая величина, в этой области физики обычно применяются кратные единицы:

  • килоэлектронвольт (кэВ) — 1000 эВ,
  • мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт,
  • гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 млрд электронвольт,
  • тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 трлн электронвольт.

Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара или энергии, выделяющейся при падении маленькой капли воды диаметром в 1 мм (массой ок. 0,5 мг) с высоты 3 см.

Температура, которая является мерой средней кинетической энергии частиц, тоже иногда выражается в электронвольтах, исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном идеальном газе Eкин = 32. В температурных единицах 1 эВ соответствует 11 604,518 12… кельвин (точно) (см. постоянная Больцмана).

В электронвольтах выражают энергию квантов электромагнитного излучения (фотонов). Энергия фотонов с частотой ν в электронвольтах численно равна hν/EэВ, а излучения с длиной волны λ — hc/(λEэВ), где h — постоянная Планка, а EэВ — энергия, равная одному электронвольту, выраженная в единицах той же системы единиц, что и использованная для выражения h, ν и λ. Так как для ультрарелятивистских частиц, в том числе фотонов, λE = hc, то при вычислении энергии фотонов с известной длиной волны (и наоборот) часто полезен коэффициент пересчёта, представляющий собой выраженное в эВ·нм произведение постоянной Планка и скорости света:

hc = 1239,841 984… эВ·нм (точно) ≈ 1240 эВ·нм.

Так, фотон с длиной волны 1 нм имеет энергию 1240 эВ; фотон с энергией 10 эВ имеет длину волны 124 нм и т. д.

В электронвольтах измеряется также работа выхода при внешнем фотоэффекте — минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества под действием света.

В химии часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один моль электронов или однозарядных ионов перенесён между точками с разностью потенциалов 1 В, он приобретает (или теряет) энергию Q = 96 485,332 12… Дж (точно), равную произведению 1 эВ на число Авогадро. Эта величина, выраженная в джоулях, численно равна постоянной Фарадея (модулю заряда 1 моля электронов), выраженной в кулонах. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия 96,485 кДж, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около 1 эВ.

В электронвольтах измеряется также ширина распада Γ элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с временем жизни состояния τ соотношением неопределённостей: Γ = ħ/τ). Частица с шириной распада 1 эВ имеет время жизни 6,582 119 569…⋅10−16 с (точно). Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни 1 с имеет ширину 6,582 119 569…⋅10−16 эВ (точно).

Одним из первых термин «электронвольт» применил американский физик и инженер Карл Дарроу в 1923 году.

Мощность в спорте

Оценивать работу с помощью мощности можно не только для машин, но и для людей и животных. Например, мощность, с которой баскетболистка бросает мяч, вычисляется с помощью измерения силы, которую она прикладывает к мячу, расстояния которое пролетел мяч, и времени, в течение которого эта сила была применена. Существуют сайты, позволяющие вычислить работу и мощность во время физических упражнений. Пользователь выбирает вид упражнений, вводит рост, вес, длительность упражнений, после чего программа рассчитывает мощность. Например, согласно одному из таких калькуляторов, мощность человека ростом 170 сантиметров и весом в 70 килограмм, который сделал 50 отжиманий за 10 минут, равна 39.5 ватта. Спортсмены иногда используют устройства для определения мощности, с которой работают мышцы во время физической нагрузки. Такая информация помогает определить, насколько эффективна выбранная ими программа упражнений.

Динамометры

Для измерения мощности используют специальные устройства — динамометры. Ими также можно измерять вращающий момент и силу. Динамометры используют в разных отраслях промышленности, от техники до медицины. К примеру, с их помощью можно определить мощность автомобильного двигателя. Для измерения мощности автомобилей используется несколько основных видов динамометров. Для того, чтобы определить мощность двигателя с помощью одних динамометров, необходимо извлечь двигатель из машины и присоединить его к динамометру. В других динамометрах усилие для измерения передается непосредственно с колеса автомобиля. В этом случае двигатель автомобиля через трансмиссию приводит в движение колеса, которые, в свою очередь, вращают валики динамометра, измеряющего мощность двигателя при различных дорожных условиях.

Динамометры также используют в спорте и в медицине. Самый распространенный вид динамометров для этих целей — изокинетический. Обычно это спортивный тренажер с датчиками, подключенный к компьютеру. Эти датчики измеряют силу и мощность всего тела или отдельных групп мышц. Динамометр можно запрограммировать выдавать сигналы и предупреждения если мощность превысила определенное значение

Это особенно важно людям с травмами во время реабилитационного периода, когда необходимо не перегружать организм

Согласно некоторым положениям теории спорта, наибольшее спортивное развитие происходит при определенной нагрузке, индивидуальной для каждого спортсмена. Если нагрузка недостаточно тяжелая, спортсмен привыкает к ней и не развивает свои способности. Если, наоборот, она слишком тяжелая, то результаты ухудшаются из-за перегрузки организма. Физическая нагрузка во время некоторых упражнений, таких как велосипедный спорт или плавание, зависит от многих факторов окружающей среды, таких как состояние дороги или ветер. Такую нагрузку трудно измерить, однако можно выяснить с какой мощностью организм противодействует этой нагрузке, после чего изменять схему упражнений, в зависимости от желаемой нагрузки.

Автор статьи: Kateryna Yuri

Джоуль.

Джоуль – единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ). Имеет русское обозначение – Дж и международное обозначение – J.

Другие единицы измерения

Джоуль, как единица измерения:

Джоуль – единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ), названная в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля.

Джоуль как единица измерения имеет русское обозначение – Дж и международное обозначение – J.

В классической физике джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной 1 (одному) ньютону (Н), на расстояние одного метра в направлении действия силы.

Дж = Н · м = кг · м2 / с2.

1 Дж = 1 Н · 1 м = 1 кг · 1 м2 / 1 с2.

В электричестве джоуль означает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт (В) для поддержания силы тока в 1 ампер (А). Это энергия, которая выделится за 1 секунду при прохождении тока через проводник силой тока 1 ампер (А) при напряжении 1 вольт (В).

В Международную систему единиц джоуль введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, одновременно с принятием системы СИ в целом. В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы джоуль пишется со строчной буквы, а её обозначение – с заглавной (Дж). Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием джоуля.

В джоулях измеряют выполненную работу, энергию и количество теплоты.

Представление джоуля в других единицах измерения – формулы:

Через основные единицы системы СИ джоуль выражается следующим образом:

Дж = Н · м

Дж = кг · м2 / с2.

Дж = Вт / с.

Дж = А2 · Ом · с.

Дж = В2 · с / Ом.

Дж = Кл · В.

где  А – ампер, В – вольт, Дж – джоуль, Кл – кулон, м – метр, Н – ньютон, с – секунда, Вт – ватт, кг – килограмм, Ом – ом.

Перевод в другие единицы измерения:

1 Дж ≈ 6,24151 ⋅ 1018 эВ

1 МДж = 0,277(7) кВт · ч

1 кВт · ч = 3,6 МДж

1 Дж ≈ 0,238846 калориям

1 калория (международная) = 4,1868 Дж

1 килограмм-сила-метр (кгс·м) = 9,80665 Дж

1 Дж ≈ 0,101972 кгс·м

Кратные и дольные единицы:

Кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 Дж декаджоуль даДж daJ 10−1 Дж дециджоуль дДж dJ
102 Дж гектоджоуль гДж hJ 10−2 Дж сантиджоуль сДж cJ
103 Дж килоджоуль кДж kJ 10−3 Дж миллиджоуль мДж mJ
106 Дж мегаджоуль МДж MJ 10−6 Дж микроджоуль мкДж µJ
109 Дж гигаджоуль ГДж GJ 10−9 Дж наноджоуль нДж nJ
1012 Дж тераджоуль ТДж TJ 10−12 Дж пикоджоуль пДж pJ
1015 Дж петаджоуль ПДж PJ 10−15 Дж фемтоджоуль фДж fJ
1018 Дж эксаджоуль ЭДж EJ 10−18 Дж аттоджоуль аДж aJ
1021 Дж зеттаджоуль ЗДж ZJ 10−21 Дж зептоджоуль зДж zJ
1024 Дж иоттаджоуль ИДж YJ 10−24 Дж иоктоджоуль иДж yJ

Интересные примеры:

Дульная энергия пули при выстреле из автомата Калашникова – 2030 Дж.

Энергия, необходимая для нагрева 1 литра воды от 20 до 100 °C, составляет 3,35⋅105 Дж.

Энергия, выделяемая при взрыве 1 тонны тринитротолуола (тротиловый эквивалент), – 4,184⋅109 Дж.

Примечание:  Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

формула энергии закон джоуля ленца можно тепловой 1 м дж джоуль ленц закон равен 2 2 равен единица теплота масса тела сила количество теплоты работа кинетическая энергия в джоулях в секунду 10 5 8 6 20 200 100 виды сколько степени джоулейкилоджоули скорость в джоули в кг килограммы 3 4 джоуля

Коэффициент востребованности
3 492

использовать

Как единица измерения энергии

Электрон-вольт используется как «удобная» единица измерения энергии в атомной физике и смежных областях, таких как экспериментальная ядерная физика и физика элементарных частиц . Например, кинетическая энергия, до которой частица приводится в ускорителе частиц, всегда выражается в электрон-вольтах. Удобный, который, таким образом, потому что изменение кинетической энергии каждого в электрическом поле ускоренных частиц от его нагрузки и пройденного напряжение , как можно рассчитать и не зависит от других факторов: масса частицы, длина из путь или точный пространственный профиль напряженности поля не имеет значения.
ΔЭ.родственник{\ displaystyle \ Delta E _ {\ text {kin}}}Q{\ displaystyle Q}U{\ displaystyle U}ΔЭ.родственникзнак равноUQ{\ displaystyle \ Delta E _ {\ text {kin}} = UQ}

Количество заряда свободной наблюдаемой частицы всегда равно элементарному заряду или его целому кратному. Вместо использования элементарного заряда и указания энергии в джоулях изменение кинетической энергии в результате электрического ускорения может быть указано непосредственно в единицах эВ. Формула применима для однозарядных частиц, таких как электроны, протоны и однозарядные ионы ; для β-кратных заряженных частиц применяется соответственно . Например, кинетическая энергия протона изменяется на 100 эВ, когда он пролетает через разность потенциалов 100 В, энергия двухзарядного ядра гелия изменяется на 200 эВ.
е{\ displaystyle e}ΔЭ.родственникзнак равноеU{\ displaystyle \ Delta E _ {\ text {kin}} = e \, U}Z{\ displaystyle Z}ΔЭ.родственникзнак равноZеU{\ displaystyle \ Delta E _ {\ text {kin}} = Ze \, U}

Кинетическая энергия положительно заряженной частицы уменьшается на величину , указанную в , когда пройден напряжение поляризованы таким образом, что электрический потенциал на пути частицы с учетом (просторечии называется « в то время как частицы от плюс до минус ходу»); в противном случае он уменьшается. Для отрицательно заряженных частиц то же самое применимо с противоположным знаком (см., Например, ).

Использование единицы электрон-вольта не ограничивается работой по ускорению заряженных частиц в электрическом поле. Поскольку его порядок величины является благоприятным для атомной и ядерной физики, он часто используется для совершенно разных энергий в микроскопическом масштабе, например, для энергий связи в атомной оболочке или в атомном ядре или для энергии отдельных фотоны .

Как единица массы в физике элементарных частиц

Электрон-вольт также можно использовать как единицу массы частиц. Преобразование массы в энергию осуществляется в соответствии с эквивалентностью массы и энергии . Эта энергия называется энергией покоя .

Э.знак равномc2⇔мзнак равноЭ.c2{\ Displaystyle E = mc ^ {2} \ quad \ Leftrightarrow \ quad m = {\ dfrac {E} {c ^ {2}}}},

в котором

  • Э.{\ displaystyle E} для энергии
  • м{\ displaystyle m} для толпы и
  • c{\ displaystyle c}обозначает скорость света .

Таким образом, соответствующая единица массы — . Перевод в килограммах:
еVc2{\ Displaystyle \ mathrm {эВ} / с ^ {2}}

1еVc2≈1,783⋅10-36kг{\ Displaystyle 1 \, \ mathrm {eV} / c ^ {2} \ приблизительно 1 {,} 783 \ cdot 10 ^ {- 36} \, \ mathrm {кг}}.

Например, масса электрона 9,11 · 10 −31  кг = 511 кэВ / c².

Система «естественных» единиц часто используется в физике элементарных частиц . Это установлено. Таким образом, масса частицы равна ее кинетической энергии. Оба значения обычно выражаются в электрон-вольтах.
cзнак равно1{\ displaystyle c = 1}