Elettronvolt

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In fisica l'elettronvolt (simbolo eV) è un'unità di misura dell'energia, molto usata in ambito atomico e subatomico. Viene definito come l'energia guadagnata (o persa) dalla carica elettrica di un singolo elettrone, quando viene mosso nel vuoto tra due punti di una regione in cui ha sede un potenziale elettrostatico, tra i quali vi è una differenza di 1 volt. Sono molto usati i suoi multipli keV, MeV, GeV,TeV: si vedano in proposito i prefissi del SI.

Spesso i multipli dell'elettronvolt non vengono pronunciati come si usa con le altre unità di misura, per esempio chilometro, megajoule,... ma vengono pronunciati come si scrivono, per esempio si dice kev, mev, gev, tev, al posto di kiloelettronvolt, megaelettronvolt, gigaelettronvolt, teraelettronvolt.

Conversioni[modifica | modifica sorgente]

Un elettronvolt è 1 volt (cioè 1 joule diviso per 1 coulomb) moltiplicato per la carica elettrica dell'elettrone (1,602176565 x 10-19C); ne risulta un quantitativo molto piccolo di energia:

1 eV = 0.1602176487 aJ = 1,602176487 x 10-19J[1]
1 eV = 1,602176565 perg
1 eV/particella = 96,485543 kJ/mol
1 eV = 1,074 nu.m.a.c2

Usi[modifica | modifica sorgente]

Nella fisica delle particelle, il megaelettronvolt (1 MeV = 106 eV) e il gigaelettronvolt (1 GeV = 109 eV) sono utilizzati per misurare la massa delle particelle elementari, usando l'equazione di conversione della relatività ristretta: E = mc²

dove E sta per energia, m per massa e c è la velocità della luce nel vuoto. In queste unità, la massa di un elettrone è di 0,511 MeV/c2, e quella di un protone di 938 MeV/c2, quella del bosone di Higgs, secondo i dati sperimentali avuti nel 2012, dovrebbe essere di 125,3 GeV/c2 .

Per confronto, l'energia cinetica delle particelle cariche generate in un'esplosione nucleare va da 0,3 a 3 MeV. Una normale molecola atmosferica ha un'energia di circa 0,03 eV. Approssimativamente l'energia media di una particella in un sistema a temperatura T è kBT, in eV si ottiene moltiplicando la temperatura per kB/1,602 176 46. Dove kB è la costante di Boltzmann. Spesso la massa viene misurata in eV/c2 (oppure nei suoi multipli MeV/c2 e GeV/c2), dove si utilizza un sistema di unità naturali ponendo c = 1, cosa utile al fine della comprensione.

In spettroscopia, si usa l'elettronvolt per esprimere l'energia di legame di un elettrone in un orbitale atomico e l'energia dei fotoni usati per sondarne le proprietà (spettroscopia fotoelettronica e spettroscopia di assorbimento dei raggi X). Per esempio, l'espulsione di un elettrone dallo stato più profondo di un atomo di argento richiede una radiazione di 25 514 eV, propria dei raggi X duri.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "electronvolt"