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kil og V e ra mm UNITA’! Jou le s / m i

La maggior parte delle grandezze fisiche ha unità di misura. Probabilmente conosci già le unità FONDAMENTALI per lunghezza, massa e tempo: metri (m), kilogrammi (kg), e secondi (s) Probabilmente conosci anche l’unità di misura per l’energia: il joule (J). Questa unità è derivata da quelle FONDAMENTALI di lunghezza, massa e tempo.

Per vedere come funziona, considera la formula dell’energia di moto (energia cinetica): Energia cinetica = ½mv 2 Una massa di 2 kg in moto a 1 m/s ha Energia cinetica = ½(2 kg)×(1 m/s)2 = 1 kg m 2/s 2 = 1 joule Diciamo che l’unità joule è derivata dalle unità metri, kilogrammi e secondi: 1 J = 1 kg m 2/s 2

Per avere un’idea di quanta energia rappresenti un joule, 100 J di energia… …alzerebbero la temperatura di 10 ml d’acqua di circa 2. 4°C …sarebbe l’energia di moto (energia cinetica) di un disco di hockey che viaggia a circa 125 km/h …sarebbe l’energia che otteresti dalla combustione completa di circa 2 mg di benzina

Benchè il joule sia adatto per misurare le quantità di energia che incontriamo nell’esperienza quotidiana, esso è una unità troppo grande per misurare l’energia di piccole particelle. Invece, i fisici usano un’altra unità chiamata: elettronvolt (e. V).

Per avere un’idea di quanta energia rappresenti un elettronvolt, se prendessi una comune batteria da 1. 5 volt dalla tua calcolatrice (e fossi abbastanza bravo da usarla per costruire un piccolo acceleratore di particelle)… …tu potresti dare a un elettrone 1. 5 elettronvolt di energia. Con una batteria da 9 volt, 9 elettronvolt, e così via.

Per convertire da joule a elettronvolt, devi dividere per 1. 60× 10 -19. * Così 1 joule di energia è equivalente a un gigantesco 6. 25× 1018 e. V. Oppure, per dirla in altro modo, 1 e. V = 1. 60× 10 -19 J. *Questo fattore di conversione è la carica dell’elettrone, misurata in un’altra unità detta coulomb.

Quando si tratta della massa, anche il kilogrammmo è un’unità troppo grande da usare per le particelle. I fisici spesso usano unità di energia (e. V) per esprimere la massa, dato che hai visto che massa e energia sono legate dalla formula E = mc 2.

Per vedere come funziona, possiamo fare un breve calcolo: La massa dell’elettrone è 9. 1× 10 -31 kg. Se mettiamo la massa dell’elettrone nella formula E = mc 2, otteniamo: E = (9. 1× 10 -31 kg) ×(3× 108 m/s)2 = 8. 2× 10 -14 J ≈ 510000 e. V = 0. 51 Me. V (Nota: Per 1. 0 kg otterremmo 9. 0× 1016 joule = 5. 6× 1035 e. V !)

Ora, facendo lo stesso calcolo per due volte la massa di un elettrone: 2 × (9. 1× 10 -31 kg) = 1. 8× 10 -30 kg (≈ 10 -30 kg) L’energia dei due elettroni sarebbe: 2 × 0. 51 Me. V = 1. 02 Me. V (≈ 1 Me. V) Questo ci dà un comodo fattore di conversione approssimato: 1 Me. V di energia per ogni 10 -30 kg di massa.