En física, ¿qué es el voltio electrónico?

Un electrón voltio (eV) es una unidad muy pequeña de energía que se utiliza en campos de investigación física como la física nuclear y de partículas, debido en parte al hecho de que la unidad estándar de energía, el joule, es demasiado grande para tener significado claro en tal investigación como una unidad base. El valor estándar de un electrón voltio se calcula como 1.602 x 10 ^-19 julios, o una fracción de 0.0000000000000000001602 de un julio. El valor se deriva de la energía necesaria para mover un solo electrón a través de un potencial eléctrico de un voltio, o como la cantidad equivalente de energía que transporta un fotón de luz. Un billón de electronvoltios (TeV), o 1 x 10 ¹² eV, sigue siendo un valor de energía tan pequeño que se considera equivalente a la cantidad de energía de trabajo que una hormiga gasta cuando se mueve, y una incandescente estándar de 100 vatios la bombilla quema 2,200,000,000,000 veces más energía que una hormiga por hora, o 2.2 x 10 ²⁴ electrón voltios.

El uso de valores de voltios de electrones también está muy extendido en otros campos de investigación científica fundamental, donde, en ciertos cálculos, puede representar valores de temperatura o radiación electromagnética. Esto incluye astronomía, donde se utiliza para clasificar las longitudes de onda de la luz. Esto se debe a que el electrón voltio es una medida fundamental de la energía cinética que prácticamente se puede aplicar a la investigación a nivel molecular. Un valor de 13,6 eV equivale a la energía requerida para ionizar un átomo de hidrógeno, que es el elemento más común encontrado en la investigación astronómica. Se requiere un valor de 4.2 eV para descomponer una molécula de sal en sus elementos constituyentes de sodio y cloruro, lo que hace que los voltios de electrones sean un término de medición conveniente para muchas reacciones químicas comunes.

A pesar de su uso generalizado en la investigación, el electronvoltio no se considera una unidad métrica estándar, ya que su valor puede cambiar según las condiciones y requisitos experimentales. También se puede usar para representar una unidad de masa en los cálculos de física para equilibrar las unidades de energía en la ecuación de relatividad especial de E = MC ² . Esto permite calcular la masa de partículas subatómicas como los protones, donde un protón es equivalente a 938,000,000 eVs dividido por la velocidad de la luz al cuadrado, que se expresa como Giga electron voltios en forma abreviada como 0.938 GeV / c ² .

No hay conversión directa a voltios de electrones de voltios estándar como medida del potencial eléctrico. Si bien los dos parecen derivados, son medidas de diferentes cosas, con voltios de electrones como una medida de energía cinética basada en el joule, y voltios como una medida de diferencia de potencial entre dos puntos conductores. Sin embargo, los voltios de electrones siguen la convención métrica para aumentos en la cantidad, con el prefijo kilo que representa 1,000 en KeV; mega representando un millón o MeV; giga que representa mil millones en GeV; y así.