O elétron-volt (eV) é uma unidade de energia comumente usada em física, particularmente em física atômica, nuclear e de partículas. Um elétron-volt é a energia adquirida por um único elétron acelerado através de uma diferença de potencial de 1 volt. Embora os joules sejam a unidade SI, os elétron-volts são mais intuitivos em escalas subatômicas, onde as quantidades de energia são incrivelmente pequenas.
A Fórmula
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
Para converter:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
Ou usando a notação 1 eV = 1,602e-19 J.
Exemplo trabalhado
Um elétron é acelerado através de um potencial de 100 volts. Que energia ele ganha em joules?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
Em joules, este é um número incrivelmente pequeno. Em eV, é simplesmente 100 eV – muito mais conveniente.
Escalas de energia comuns em física
| Escala | Energia Típica |
|---|---|
| Ligações químicas | 1–10 eV |
| Ionização atômica | 10–20 eV |
| Fótons de raios X | 1.000–10.000 eV (keV) |
| Raios gama | > 1.000.000 eV (MeV) |
| Aceleradores de partículas | GeV (giga-eV) ou TeV (tera-eV) |
O uso de eV torna essas escalas imediatamente comparáveis.
Energia de fótons
Os fótons têm energia relacionada à frequência:
E = h × f
Onde h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s é a constante de Planck. Em eV, isso se torna:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
Um fóton de luz visível (frequência 5 × 10¹⁴ Hz) tem energia:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
Muito mais fácil do que calcular em joules.
Energia Cinética em eV
Na física de partículas, a energia cinética de uma partícula acelerada através de um potencial V é simplesmente:
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
Um próton acelerado em 1 milhão de volts ganha 1 milhão de eV ou 1 MeV de energia cinética. Essa simplicidade é a razão pela qual eV é padrão na física de altas energias.
Pontas
Ao trabalhar em física, use eV para escalas atômicas e joules para sistemas macroscópicos. Múltiplos comuns: keV (10³ eV), MeV (10⁶ eV), GeV (10⁹ eV), TeV (10¹² eV). Lembre-se também de que eV mede energia independentemente de ser cinética, elétrica ou eletromagnética.
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