El electrón-voltio (eV) es una unidad de energía comúnmente utilizada en física, particularmente en física atómica, nuclear y de partículas. Un electrón-voltio es la energía ganada por un solo electrón acelerado a través de una diferencia de potencial de 1 voltio. Si bien los julios son la unidad SI, los electronvoltios son más intuitivos a escalas subatómicas donde las cantidades de energía son increíblemente pequeñas.

La Fórmula

1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules

Para convertir:

Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹

O usando la notación 1 eV = 1,602e-19 J.

Ejemplo resuelto

Un electrón se acelera a través de un potencial de 100 voltios. ¿Qué energía gana en julios?

Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
       = 1.602 × 10⁻¹⁷ J

En julios, este es un número increíblemente pequeño. En eV, son simplemente 100 eV, mucho más conveniente.

Escalas de energía comunes en física

Escala Energía típica
Enlaces químicos 1-10 eV
Ionización atómica 10-20 eV
fotones de rayos x 1000-10 000 eV (keV)
rayos gamma > 1.000.000 eV (MeV)
Aceleradores de partículas GeV (giga-eV) o TeV (tera-eV)

El uso de eV hace que estas escalas sean inmediatamente comparables.

Energía de fotones

Los fotones tienen energía relacionada con la frecuencia:

E = h × f

Donde h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s es la constante de Planck. En eV, esto se convierte en:

E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f

Un fotón de luz visible (frecuencia 5 × 10¹⁴ Hz) tiene energía:

E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV

Mucho más fácil que calcular en julios.

Energía cinética en eV

En física de partículas, la energía cinética de una partícula acelerada a través de un potencial V es simplemente:

KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)

Un protón acelerado a través de 1 millón de voltios gana 1 millón de eV o 1 MeV de energía cinética. Esta simplicidad es la razón por la que eV es estándar en física de altas energías.

Consejos

Cuando trabaje en física, utilice eV para escalas atómicas y julios para sistemas macroscópicos. Múltiplos comunes: keV (10³ eV), MeV (10⁶ eV), GeV (10⁹ eV), TeV (10¹² eV). Recuerde también que eV mide la energía independientemente de si es cinética, eléctrica o electromagnética.

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