Conversión de 1 eV a J
Conversión de eV a J
Con tres ecuaciones de la física mostraremos la relación entre dos unidades de energía: electronvoltios (eV) y julios (J). Estas ecuaciones involucran integración, vectores y productos escalares, pero lo único que nos interesa son las variables y, en particular, las unidades utilizadas para medir estas variables.
La primera ecuación dice que el voltaje, V , es igual al negativo de la integral del vector de campo eléctrico, E , punteado con el elemento de trayectoria vectorial d l .
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Las variables y sus unidades son las siguientes:
- Voltaje , V : medido en voltios [V]
- Campo eléctrico , E : se mide en voltios / metro [V / m]
- Elemento de ruta , d l L: tiene unidades de metros [m]
Tenga en cuenta que la abreviatura abreviada de las unidades está escrita entre corchetes para no confundir estas letras con las variables de las ecuaciones.
La segunda ecuación dice que el vector de fuerza, F , es igual al producto del vector de campo eléctrico, E , y la carga, q .
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Las variables y sus unidades son las siguientes:
- Voltaje, F : medido en newtons [N]
- Campo eléctrico, E : además de las unidades [V / m], el campo eléctrico también se mide en newtons / culombios [N / C]
- Carga , q : tiene unidades de culombios [C]
La tercera ecuación dice que el trabajo, W , es igual a la integral del vector de fuerza, F , punteado con el elemento de trayectoria vectorial, d l .
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Las variables y sus unidades son las siguientes:
- Trabajo , W : medido en julios [J]
- Fuerza , F : medida en newtons [N]
- Elemento de ruta, d l : tiene unidades de metros, [m]
Continuando escribiendo las unidades entre paréntesis, podemos decir:
- De la primera ecuación, el campo eléctrico, E, tiene unidades de [V / m].
- Sustituyendo en la segunda ecuación este [V / m] por E nos da [N] = [C] [V / m].
- En la tercera ecuación, el trabajo en julios es igual a la fuerza en newton multiplicada por una distancia en metros, lo que nos da [J] = [N] [m].
Combinando estas unidades, podemos ver los cambios de la siguiente manera, con m eventualmente cancelado:
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Un electrón, e , tiene una carga de 1.6×10 -19 culombios.
Por lo tanto, como julios equivalen a culombios por voltaje, obtenemos:
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Multiplica ambos lados por 1.6×10 -19 para obtener 1 eV = 1.6×10 -19 J.
El resultado final
Hemos demostrado después de sustituir y cancelar unidades en tres ecuaciones físicas que:
1 eV = 1,6×10 -19 J
Nota: esta conversión se basa en 1.6×10 -19 culombios por electrón. Si se desea un resultado más preciso, podemos utilizar 1,60217646×10 -19 en lugar de 1,6×10 -19 .
Aplicaciones y ejemplos
Usemos esta información de conversión en algunos ejemplos prácticos.
Ejemplo 1:
Una fuente de alimentación de láser pulsado particular tiene un condensador de carga que almacena 5 julios de energía. ¿Cuántos eV es esto?
Como podemos ver, después de introducir los valores, obtenemos:
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Este resultado confirma que el joule es una gran medida de energía.
Ejemplo 2:
Cierto fotón de rayos X de diagnóstico para tejidos blandos utiliza 0,02 MeV de energía. ¿Cuántos julios es esto?
Aquí hay algunos prefijos eV útiles:
- 1 MeV = 10 6 eV (MeV es un mega electronvoltio)
- 1 GeV = 10 9 eV (GeV es un giga electronvoltio)
- 1 TeV = 10 12 eV (TeV es un tera electronvoltio)
Ahora, calculando y conectando nuestros valores y haciendo la cancelación apropiada, obtenemos:
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Esperábamos una pequeña cantidad de julios para esta respuesta, y 3.2×10 -15 J es realmente pequeño.
Resumen de la lección
Repasemos brevemente lo que hemos aprendido sobre la conversión de electronvoltios en julios. En esta lección, analizamos las tres ecuaciones físicas que exploran la relación entre electronvoltios y julios. La primera ecuación dice que el voltaje, V , es igual al negativo de la integral del vector de campo eléctrico, E , punteado con el elemento de trayectoria vectorial d l .
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Las variables y sus unidades son las siguientes:
- Voltaje , V : medido en voltios [V]
- Campo eléctrico , E : se mide en voltios / metro [V / m]
- Elemento de ruta , d l L: tiene unidades de metros [m]
La segunda ecuación dice que el vector de fuerza, F , es igual al producto del vector de campo eléctrico, E , y la carga, q .
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Las variables y sus unidades son las siguientes:
- Voltaje, F : medido en newtons [N]
- Campo eléctrico, E : además de las unidades [V / m], el campo eléctrico también se mide en newtons / culombios [N / C]
- Carga , q : tiene unidades de culombios [C]
Y, finalmente, la tercera ecuación dice que el trabajo, W , es igual a la integral del vector de fuerza, F , punteado con el elemento de trayectoria vectorial, d l .
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Las variables y sus unidades son las siguientes:
- Trabajo , W : medido en julios [J]
- Fuerza , F : medida en newtons [N]
- Elemento de ruta, d l : tiene unidades de metros, [m]
También aprendimos algunos prefijos útiles relacionados con los electronvoltios, incluidos los siguientes:
- 1 MeV = 10 6 eV (MeV es un mega electronvoltio)
- 1 GeV = 10 9 eV (GeV es un giga electronvoltio)
- 1 TeV = 10 12 eV (TeV es un tera electronvoltio)
Con toda esta información, pudimos resolver algunos ejemplos de problemas, y ahora debería poder resolver el suyo en el futuro.