Watt
Odvozená jednotka SI · veličina: výkon, tok energie
01 · Definice
Výkon, při němž se za sekundu spotřebuje jeden joule energie. Nikoli množství, nýbrž tempo: watt odpovídá na otázku „jak rychle“, ne „kolik“.
Rozdíl mezi wattem a watthodinou je nejčastější záměna v domácí energetice. Konvice o výkonu dvou tisíc wattů energii „neobsahuje“, spotřebovává ji určitou rychlostí; kolik se spotřebovalo, ukáže elektroměr v kilowatthodinách. Tutéž práci lze udělat rychle velkým výkonem nebo pomalu malým: litr vody uvaří i konvice za tři minuty, i slabý ponorný vařič za půl hodiny, a energie padne stejně. Odtud pravidlo: výkon rozhoduje o čase, energie rozhoduje o účtu.
Výkon spotřebiče říká, jak rychle energie teče; elektroměr počítá, kolik jí přiteklo. Proto osmiwattová LED žárovka a šedesátiwattová žárovka svítí stejně, ale za měsíc dají různá čísla na účtu. Ze stejného důvodu se kapacita akumulátoru udává ve watthodinách, a ne ve wattech: baterie uchovává množství a vydává je takovou rychlostí, jakou si zátěž vyžádá.
02 · Převod
Watty, koňské síly, kalorie za hodinu
Koňské síly jsou dvě: metrická o sedmi stech třiceti pěti a půl wattu a britská o sedmi stech čtyřiceti šesti. Rozdíl činí asi půldruhého procenta a v údajích automobilů je patrný.
James Watt odvodil koňskou sílu z pozorování koní v pivovaru: přijal, že kůň zvedne třicet tři tisíce liber o stopu za minutu, a prodával parní stroje srovnáním s tímto číslem. Míra se ukázala štědrá — skutečný kůň tolik dlouho nevydrží. Metrická koňská síla se objevila později jako sedmdesát pět kilogrammetrů za sekundu a s britskou se neshoduje.
| Jednotka | Název | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|---|
| W | watt, jednotka SI | 1 | domácnost a věda |
| kW | kilowatt | 0,001 | motory, vytápění |
| MW | megawatt | 1·10⁻⁶ | průmysl, elektrárny |
| GW | gigawatt | 1·10⁻⁹ | bloky, elektrizační soustavy |
| mW | miliwatt | 1000 | elektronika, lasery |
| J/s | joule za sekundu | 1 | totéž co watt |
| k | koňská síla metrická | 0,0014 | technické průkazy v Evropě |
| hp | koňská síla britská | 0,0013 | anglofonní technika |
| kcal/h | kilokalorie za hodinu | 0,8598 | tepelný výkon kotlů |
| BTU/h | britská tepelná jednotka za hodinu | 3,41 | klimatizace a ohřívače |
| kp·m/s | kilopondmetr za sekundu | 0,102 | starší mechanické výpočty |
| erg/s | erg za sekundu, soustava CGS | 1·10⁷ | astrofyzika, svítivosti |
Joule za sekundu a watt jsou totéž. Proud je spočten pro odporovou zátěž při účiníku rovném jedné; u motorů a spínaných zdrojů bude vyšší
03 · Řády veličin
od náramkových hodinek po svítivost SlunceJeden watt — nabíječka v pohotovosti
04 · Měřicí přístroje
Čím se měří výkon
Elektrodynamický přístroj násobí proud a napětí mechanicky: jedna cívka je zapojena do přerušení obvodu, druhá paralelně k zátěži. Ručička hned ukazuje činný výkon a započítává fázový posun bez jakýchkoli oprav.
Motor se zatíží brzdou, změří se moment na hřídeli a otáčky, vynásobí — a vyjde výkon. Právě tak vznikají čísla v technickém průkazu; na válcové zkušebně přibudou ztráty převodovky a výsledek vyjde níže než tovární.
Termočlánková baterie s načerněným povrchem pohltí paprsek celý a dává napětí úměrné tepelnému toku. Rozsah sahá od miliwattů laboratorního laseru po kilowatty průmyslového řezání.
Pod skleněnou kopulí termočlánková baterie porovnává ohřev černé a bílé plošky a udává hustotu toku ve wattech na metr čtvereční. Za jasného poledne přístroj ukazuje kolem tisíce — a právě to je strop pro každý solární panel pod ním.
05 · Pravidla zápisu
Velké W bez tečky
Značka je odvozena od příjmení, a proto je velká, kdežto název v textu se píše malým písmenem: watt, ale W. Předpona kilo malým písmenem, mega a giga velkými. Ruská značka je Вт.
Třetí příklad plete výkon s energií: spotřebovat lze kilowatthodiny, kdežto kilowatt je rychlost spotřeby. Watthodina se píše s násobicí tečkou a s mezerou za číslem. Koňské síly se v technické dokumentaci nedoporučují, ale v technickém průkazu vozidla zůstávají: v mnoha zemích se podle nich počítá daň a v dokladu stojí obě čísla.
06 · Sousední jednotky
Joule dělený sekundou dává watt; watt násobený hodinou vrací energii. Voltampér má týž rozměr, ale je to jiná veličina.
V sousedních listech Simetria: joule jako energie a kilowatthodina jako její domácí jednotka, voltampér a var pro výkon střídavého proudu, koňská síla pro techniku a lumen — světelný tok, který se často plete s elektrickým příkonem žárovky.
07 · Historický oddíl
Jak se naučili srovnávat stroj s koněm
James Watt musel kupcům vysvětlit, kolik koní jeho stroj nahradí. Změřil práci koní u žentouru a stanovil koňskou sílu na třicet tři tisíce stopoliber za minutu, s rezervou ve prospěch kupujícího.
Kontinentální Evropa převedla tutéž myšlenku do svých jednotek: sedmdesát pět kilogrammetrů za sekundu. Číslo vyšlo jiné, název zůstal týž, a od té doby v údajích motorů žijí vedle sebe dvě koňské síly.
Mezinárodní kongres elektrotechniků ustálil watt pro elektrický výkon a pojmenoval jej po Wattovi. Tak dal vynálezce parního stroje jméno jednotce, kterou se měří žárovky a transformátory.
Kupující desítky let vybíral žárovku podle wattů, zvyklý, že šedesát znamená známý jas. S diodami se ta souvislost rozpadla: totéž světlo dává osm wattů, a na obal se musely tisknout lumeny.
Watt se stal jednotkou, skrze niž je určen kilogram
Výkon dlouho platil za veličinu ryze užitou, dokud se neocitl v základech metrologie hmotnosti. Wattové váhy, vymyšlené Bryanem Kibblem v pětasedmdesátém roce, vyvažují tíhu závaží silou působící na cívku v magnetickém poli a ve dvou režimech měření srovnávají mechanický výkon s elektrickým. Elektrický se přitom vyjadřuje pomocí kvantových jevů Josephsonova a Hallova, tedy pomocí Planckovy konstanty. Po revizi soustavy v roce dva tisíce devatenáct byla konstanta stanovena číslem a váhy začaly pracovat obráceně: kilogram už neměří, nýbrž jej uskutečňují. Přístroj přejmenovali na Kibbleovy váhy, ale princip zůstal týž — rovnost dvou výkonů, mechanického a elektrického, vyjádřených v týchž wattech.
Katalog · měřicí jednotky
List pro každou veličinu
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními názvy a jednotky mimo soustavu, bez nichž se neobejde technika ani běžný život. Každá má svůj list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 18 jazycích.
Odvozené jednotky SI s vlastním názvem
otevřen list wattuZákladní jednotky SI
terakotou — kilogram, metr a sekunda, z nichž je watt složenJednotky mimo SI
terakotou — jednotky výkonu a energieJazyk listu
18 jazyků. Značka W je mezinárodní, ale obvyklá míra výkonu motoru se liší: metrické koňské síly v Evropě, britské v USA, kilowatty v dokladech.