Watt
| watt | |
|---|---|
| Enhetssystem | SI |
| Enhet av | kraft |
| Symbol | W |
| Döpt efter | James Watt |
| Konverteringar | |
| 1 W i... | ... är lika med ... |
| SI basenheter | 1 kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 |
| CGS-enheter | 10 7 erg ⋅ s −1 |
| engelska tekniska enheter | 0,7375621 fot⋅lbf/s = 0,001341022 hk |
Watten (symbol: W ) är enheten för effekt eller strålningsflöde i International System of Units (SI) , lika med 1 joule per sekund eller 1 kg⋅m 2 ⋅s −3 . Det används för att kvantifiera hastigheten för energiöverföring . Watten namnges för att hedra James Watt (1736–1819), en skotsk uppfinnare , maskiningenjör och kemist från 1700-talet som förbättrade Newcomen-motorn med sin egen ångmaskin 1776. Watts uppfinning var grundläggande för den industriella revolutionen .
Översikt
När ett föremåls hastighet hålls konstant på en meter per sekund mot en konstant motkraft på en newton , är hastigheten med vilken arbetet utförs en watt.
När det gäller elektromagnetism är en watt den hastighet med vilken elektriskt arbete utförs när en ström på en ampere (A) flyter över en elektrisk potentialskillnad på en volt (V), vilket betyder att watten är ekvivalent med volt-amperen (den den senare enheten används dock för en annan kvantitet än den verkliga effekten hos en elektrisk krets).
Två ytterligare enhetsomvandlingar för watt kan hittas med hjälp av ovanstående ekvation och Ohms lag .
där ohm ( ) är den SI-härledda enheten för elektriskt motstånd .
Exempel
- En person som har en massa på 100 kg och som klättrar på en 3 meter hög stege på 5 sekunder utför arbete med en hastighet av cirka 600 watt. Massa gånger acceleration på grund av gravitation gånger höjd dividerat med tiden det tar att lyfta föremålet till den givna höjden ger graden av arbete eller kraft .
- En arbetare under loppet av en åtta timmars dag kan upprätthålla en genomsnittlig effekt på cirka 75 watt; högre effektnivåer kan uppnås för korta intervaller och av idrottare.
Ursprung och adoption som SI-enhet
Watten är uppkallad efter den skotske uppfinnaren James Watt . Enhetens namn föreslogs initialt av C. William Siemens i augusti 1882 i hans presidenttal till den femtioandra kongressen av British Association for the Advancement of Science . Siemens noterade att enheter i det praktiska enhetssystemet var uppkallade efter ledande fysiker och föreslog att watt kunde vara ett lämpligt namn för en effektenhet. Siemens definierade enheten konsekvent inom det då existerande systemet av praktiska enheter som "kraften som överförs av en ström på en ampere genom potentialskillnaden för en volt".
I oktober 1908, vid den internationella konferensen om elektriska enheter och standarder i London, fastställdes så kallade "internationella" definitioner för praktiska elektriska enheter. Siemens definition antogs som den "internationella" watt. (Används även: 1 A 2 × 1 Ω.) Watten definierades som lika med 10 7 kraftenheter i det "praktiska systemet" av enheter. De "internationella enheterna" var dominerande från 1909 till 1948. Efter den nionde allmänna konferensen om vikter och mått 1948 omdefinierades den "internationella" watten från praktiska enheter till absoluta enheter (dvs. med enbart längd, massa och tid). Konkret innebar detta att 1 watt nu definierades som den mängd energi som överförs i en tidsenhet, nämligen 1 J/s. I denna nya definition är 1 "absolut" watt = 1,00019 "internationella" watt. Texter skrivna före 1948 kommer sannolikt att använda "internationella" watt, vilket innebär försiktighet när man jämför numeriska värden från denna period med watt efter 1948. År 1960 antog den 11:e generalkonferensen om vikter och mått den "absoluta" watten i International System of Units (SI) som maktenhet.
Multipel
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- Attowatt
- Ljudintensiteten i vatten som motsvarar den internationella standardreferensljudtrycket på 1 μPa är cirka 0,65 aW/m 2 .
- Femtowatteffekter
- som mäts i femtowatt finns vanligtvis i referenser till radio- och radarmottagare . Till exempel kräver meningsfulla FM- tunerprestanda för känslighet, tystnad och signal-till-brus att RF -energin som appliceras på antenningången specificeras. Dessa ingångsnivåer anges ofta i dBf ( decibel refererat till 1 femtowatt). Detta är 0,2739 mikrovolt över en belastning på 75 ohm eller 0,5477 mikrovolt över en belastning på 300 ohm; specifikationen tar hänsyn till tunerns RF- ingångsimpedans .
- Picowatt-
- effekter som mäts i pikowatt används vanligtvis i hänvisning till radio- och radarmottagare, akustik och i vetenskapen om radioastronomi . En pikowatt är det internationella standardreferensvärdet för ljudeffekt när denna kvantitet uttrycks som en nivå i decibel.
- Nanowatteffekter
- som mäts i nanowatt används vanligtvis också för radio- och radarmottagare.
- Mikrowatteffekter
- som mäts i mikrowatt anges vanligtvis i medicinska instrumentsystem som elektroencefalograf (EEG) och elektrokardiograf (EKG), i en mängd olika vetenskapliga och tekniska instrument och även i samband med radio- och radarmottagare. Kompakta solceller för enheter som miniräknare och klockor mäts vanligtvis i mikrowatt.
- Milliwatt
- En typisk laserpekare avger ungefär fem milliwatt ljuseffekt, medan en typisk hörapparat använder mindre än en milliwatt. Ljudsignaler och andra elektroniska signalnivåer mäts ofta i dBm , refererat till en milliwatt.
- Kilowatt
- Kilowatten används vanligtvis för att uttrycka uteffekten hos motorer och kraften hos elmotorer , verktyg, maskiner och värmare. Det är också en vanlig enhet som används för att uttrycka den elektromagnetiska uteffekten från radio- och TV- sändare . En kilowatt är ungefär lika med 1,34 hästkrafter . En liten elvärmare med ett värmeelement kan använda 1 kilowatt. Den genomsnittliga elförbrukningen för ett hushåll i USA är cirka 1 kilowatt. En yta på 1 kvadratmeter på jorden mottar typiskt cirka en kilowatt solljus från solen (solinstrålningen) ( en klar dag vid middagstid, nära ekvatorn).
- Megawatt
- Många händelser eller maskiner producerar eller upprätthåller omvandlingen av energi i denna skala, inklusive stora elmotorer; stora krigsfartyg som hangarfartyg, kryssare och ubåtar; stora serverfarmar eller datacenter ; och viss vetenskaplig forskningsutrustning, såsom superkolliderar , och utgångspulserna från mycket stora lasrar. Ett stort bostads- eller affärshus kan använda flera megawatt i elkraft och värme. På järnvägar har moderna högdrivna elektriska lok typiskt en toppeffekt på 5 eller 6 MW, medan vissa producerar mycket mer. Eurostar e300 , till exempel, använder mer än 12 MW , medan tunga dieselelektriska lokomotiv vanligtvis producerar och använder 3 och 5 MW . Amerikanska kärnkraftverk har en nettokapacitet på sommaren mellan cirka 500 och 1300 MW . Det tidigaste citatet av megawatten i Oxford English Dictionary ( OED ) är en referens i 1900 Webster's International Dictionary of the English Language . OED anger också att megawatt förekom i en artikel den 28 november 1947 i tidskriften Science (506:2) .
- Gigawatt
- En gigawatt är typisk medeleffekt för en industristad med en miljon invånare och även effekten av ett stort kraftverk. GW-enheten används alltså för stora kraftverk och elnät . Till exempel, i slutet av 2010, förväntades strömbristen i Kinas Shanxi-provins att öka till 5–6 GW och installationskapaciteten för vindkraft i Tyskland var 25,8 GW. Den största enheten (av fyra) i det belgiska kärnkraftverket Doel har en toppeffekt på 1,04 GW. HVDC-omvandlare har byggts med märkeffekter på upp till 2 GW.
- Terawatt
- Den primära energin som människor använde världen över var cirka 160 000 terawattimmar 2019, vilket motsvarar en genomsnittlig kontinuerlig strömförbrukning på 18 TW det året. De mest kraftfulla lasrarna från mitten av 1960-talet till mitten av 1990-talet producerade kraft i terawatt, men bara i nanosekunders intervall. Det genomsnittliga blixtnedslaget når sin topp vid 1 TW, men dessa nedslag varar bara i 30 mikrosekunder .
- Petawatt
- En petawatt kan produceras av den nuvarande generationen av lasrar för tidsskalor i storleksordningen pikosekunder. En sådan laser är Lawrence Livermores Nova -laser , som uppnådde en uteffekt på 1,25 PW genom en process som kallas chirped pulse amplification . Pulsens varaktighet var ungefär 0,5 ps , vilket gav en total energi på 600 J. Ett annat exempel är Laser for Fast Ignition Experiments (LFEX) vid Institute of Laser Engineering (ILE), Osaka University , som uppnådde en uteffekt på 2 PW för en varaktighet av cirka 1 ps . Baserat på den genomsnittliga totala solinstrålningen på 1.361 kW/m 2 uppskattas den totala effekten av solljus som träffar jordens atmosfär till 174 PW. Planetens genomsnittliga globala uppvärmningstakt, mätt som jordens energiobalans , nådde cirka 0,5 PW (0,3 % av infallande solenergi) år 2019.
- Yottawatt
- Solens uteffekt är 382,8 YW.
Konventioner inom elkraftsindustrin
Inom elkraftindustrin avser megawatt elektrisk ( MWe eller MW e ) enligt konvention den elektriska effekt som produceras av en generator, medan megawatt termisk eller termisk megawatt ( MWt, MW t eller MWth, MW th ) avser termisk effekt som produceras av plantan. Till exempel kärnkraftverket Embalse i Argentina en klyvningsreaktor för att generera 2109 MW t (dvs värme), vilket skapar ånga för att driva en turbin, som genererar 648 MW e ( dvs. el). (Se Betz lag för associerad verkningsgrad.) Andra SI-prefix används ibland, till exempel gigawatt elektrisk (GW e ). International Bureau of Weights and Measures , som upprätthåller SI-standarden, säger att ytterligare information om en kvantitet inte ska fästas på enhetssymbolen utan istället till kvantitetssymbolen (dvs. P termisk = 270 W snarare än P = 270 W th ) och så dessa enheter är icke-SI. I enlighet med SI använder energibolaget Ørsted A/S enheten megawatt för producerad elkraft och motsvarande enhet megajoule per sekund för levererad värmekraft i ett kraftvärmeverk som Avedøre Power Station .
När man beskriver växelströmselektricitet (AC) görs en annan skillnad mellan watt och volt-ampere . Även om dessa enheter är likvärdiga för enkla resistiva kretsar , skiljer de sig åt när laster uppvisar elektrisk reaktans .
Radiosändning
Radiostationer rapporterar vanligtvis effekten av sina sändare i enheter av watt, med hänvisning till den effektiva utstrålade effekten . Detta hänvisar till den effekt som en halvvågsdipolantenn skulle behöva utstråla för att matcha intensiteten hos sändarens huvudlob .
Skillnad mellan watt och wattimmar
Termerna kraft och energi är nära besläktade men distinkta fysiska storheter. Effekt är den hastighet med vilken energi genereras eller förbrukas och mäts därför i enheter (t.ex. watt) som representerar energi per tidsenhet .
Till exempel, när en glödlampa med en märkeffekt på 100 W slås på i en timme, är energiförbrukningen 100 wattimmar (W·h), 0,1 kilowattimme eller 360 kJ . Samma mängd energi skulle tända en 40-watts glödlampa i 2,5 timmar, eller en 50-watts glödlampa i 2 timmar.
Kraftverk är klassade med hjälp av kraftenheter, vanligtvis megawatt eller gigawatt (till exempel Three Gorges Dam i Kina, är uppskattad till cirka 22 gigawatt). Detta återspeglar den maximala uteffekten den kan uppnå vid vilken tidpunkt som helst. Ett kraftverks årliga energiproduktion skulle dock registreras med energienheter (inte effekt), vanligtvis gigawattimmar. Stor energiproduktion eller -förbrukning uttrycks ofta som terawattimmar för en given period; ofta ett kalenderår eller räkenskapsår. En terawattimme energi är lika med en uthållig kraftleverans på en terawatt under en timme, eller ungefär 114 megawatt under en period av ett år:
- Effekt = energi / tid
- 1 terawattimme per år = 1×10 12 W·h / (365 dagar × 24 timmar per dag) ≈ 114 miljoner watt,
motsvarande cirka 114 megawatt konstant uteffekt.
Watt -sekund är en energienhet, lika med joule . En kilowattimme är 3 600 000 watt sekunder.
Medan en watt per timme är en enhet för hastigheten för effektens förändring med tiden, är det inte korrekt att hänvisa till en watt (eller watt-timme) som en "watt per timme".
Se även
- Kibble balans (tidigare känd som en watt balans)
- Nominell effekt (solcell)
- Effektfaktor
- Solkonstant
- Wattkonverteringsfaktorer
- Wattmätare
Förklarande anteckningar
externa länkar
- Borvon, Gérard. "Historien om de elektriska enheterna" .
- Nelson, Robert A. (februari 2000). Det internationella enhetssystemet: dess historia och användning inom vetenskap och industri . Via satellit. ATI kurser.
