Βατ
Παράγωγη μονάδα SI · μέγεθος: ισχύς, ροή ενέργειας
01 · Ορισμός
Η ισχύς με την οποία σε ένα δευτερόλεπτο ξοδεύεται ένα τζάουλ ενέργειας. Όχι ποσότητα αλλά ρυθμός: το βατ απαντά στο «πόσο γρήγορα», όχι στο «πόσο».
Η διαφορά ανάμεσα στο βατ και τη βατώρα είναι η συχνότερη σύγχυση στην οικιακή ενέργεια. Ένας βραστήρας των δύο χιλιάδων βατ δεν «περιέχει» ενέργεια, την ξοδεύει με ορισμένο ρυθμό· πόση ξοδεύτηκε θα δείξει ο μετρητής σε κιλοβατώρες. Την ίδια δουλειά μπορείς να την κάνεις γρήγορα με μεγάλη ισχύ ή αργά με μικρή: ένα λίτρο νερό το βράζει και ο βραστήρας σε τρία λεπτά και μια αδύναμη αντίσταση βυθίσεως σε μισή ώρα, και η ενέργεια είναι η ίδια. Εξ ου ο κανόνας: η ισχύς κρίνει τον χρόνο, η ενέργεια κρίνει τον λογαριασμό.
Η ισχύς μιας συσκευής λέει πόσο γρήγορα ρέει η ενέργεια· ο μετρητής μετρά πόση έχει μπει. Γι’ αυτό μια λάμπα led των οκτώ βατ και μια πυρακτώσεως των εξήντα φωτίζουν το ίδιο, αλλά σε έναν μήνα δίνουν διαφορετικούς αριθμούς στον λογαριασμό. Για τον ίδιο λόγο η χωρητικότητα μιας μπαταρίας δηλώνεται σε βατώρες και όχι σε βατ: η μπαταρία φυλάει μια ποσότητα και την αποδίδει με τον ρυθμό που ζητά το φορτίο.
02 · Μετατροπή
Βατ, ίπποι, θερμίδες ανά ώρα
Οι ίπποι είναι δύο: ο μετρικός των εφτακοσίων τριάντα πέντε και μισού βατ και ο βρετανικός των εφτακοσίων σαράντα έξι. Η διαφορά είναι περίπου ενάμισι τοις εκατό, και στα χαρακτηριστικά των αυτοκινήτων φαίνεται.
Ο Τζέιμς Βατ έβγαλε τον ίππο από παρατηρήσεις αλόγων σε ένα ζυθοποιείο: δέχτηκε ότι ένα άλογο σηκώνει τριάντα τρεις χιλιάδες λίβρες κατά ένα πόδι σε ένα λεπτό, και πουλούσε ατμομηχανές συγκρίνοντάς τες με αυτόν τον αριθμό. Το μέτρο βγήκε γενναιόδωρο — ένα αληθινό άλογο δεν αντέχει τόσα για πολύ. Ο μετρικός ίππος εμφανίστηκε αργότερα ως εβδομήντα πέντε χιλιογραμμόμετρα ανά δευτερόλεπτο και δεν συμπίπτει με τον βρετανικό.
| Μονάδα | Όνομα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|---|
| W | βατ, μονάδα SI | 1 | οικιακή και επιστημονική χρήση |
| kW | κιλοβάτ | 0,001 | κινητήρες, θέρμανση |
| MW | μεγαβάτ | 1·10⁻⁶ | βιομηχανία, σταθμοί |
| GW | γιγαβάτ | 1·10⁻⁹ | μονάδες παραγωγής, δίκτυα |
| mW | μιλιβάτ | 1000 | ηλεκτρονική, λέιζερ |
| J/s | τζάουλ ανά δευτερόλεπτο | 1 | το ίδιο με το βατ |
| ίπποι | μετρικός ίππος | 0,0014 | άδειες κυκλοφορίας στην Ευρώπη |
| hp | βρετανικός ίππος | 0,0013 | αγγλόφωνη τεχνική |
| kcal/h | χιλιοθερμίδα ανά ώρα | 0,8598 | θερμική ισχύς λεβήτων |
| BTU/h | βρετανική θερμική μονάδα ανά ώρα | 3,41 | κλιματιστικά και θερμάστρες |
| kp·m/s | χιλιογραμμόμετρο ανά δευτερόλεπτο | 0,102 | παλιοί μηχανικοί υπολογισμοί |
| erg/s | εργ ανά δευτερόλεπτο, σύστημα CGS | 1·10⁷ | αστροφυσική, λαμπρότητες |
Το τζάουλ ανά δευτερόλεπτο και το βατ είναι ένα και το αυτό. Το ρεύμα υπολογίστηκε για ωμικό φορτίο με συντελεστή ισχύος ίσο με τη μονάδα· σε κινητήρες και παλμικά τροφοδοτικά θα είναι υψηλότερο
03 · Τάξεις μεγέθους
από το ρολόι χειρός ως τη λαμπρότητα του ΉλιουΈνα βατ — ένας φορτιστής σε αναμονή
04 · Όργανα μέτρησης
Με τι μετριέται η ισχύς
Το ηλεκτροδυναμικό όργανο πολλαπλασιάζει ρεύμα και τάση μηχανικά: το ένα πηνίο μπαίνει στη διακοπή του κυκλώματος, το άλλο παράλληλα στο φορτίο. Ο δείκτης δείχνει αμέσως την ενεργό ισχύ και λαμβάνει υπόψη τη διαφορά φάσης χωρίς καμία διόρθωση.
Ο κινητήρας φορτώνεται με πέδη, μετριούνται η ροπή στον άξονα και οι στροφές, πολλαπλασιάζονται — και βγαίνει η ισχύς. Ακριβώς έτσι προκύπτουν οι αριθμοί της άδειας κυκλοφορίας· σε πέδη με κυλίνδρους προστίθενται οι απώλειες της μετάδοσης, και το αποτέλεσμα βγαίνει χαμηλότερο από το εργοστασιακό.
Μια θερμοστήλη με μαυρισμένη επιφάνεια απορροφά ολόκληρη τη δέσμη και δίνει τάση ανάλογη προς τη ροή θερμότητας. Το εύρος πάει από τα μιλιβάτ ενός εργαστηριακού λέιζερ ως τα κιλοβάτ της βιομηχανικής κοπής.
Κάτω από γυάλινο θόλο μια θερμοστήλη συγκρίνει τη θέρμανση μιας μαύρης και μιας λευκής επιφάνειας και δίνει την πυκνότητα ροής σε βατ ανά τετραγωνικό μέτρο. Ένα καθαρό μεσημέρι το όργανο δείχνει γύρω στα χίλια — και αυτό ακριβώς είναι το όριο για κάθε ηλιακό πάνελ από κάτω.
05 · Κανόνες γραφής
Κεφαλαίο W χωρίς τελεία
Το σύμβολο σχηματίζεται από επώνυμο και γι’ αυτό είναι κεφαλαίο, ενώ το όνομα στο κείμενο γράφεται με πεζό: βατ, αλλά W. Το πρόθεμα κιλο με πεζό, μέγα και γίγα με κεφαλαίο. Το ρωσικό σύμβολο είναι Вт.
Το τρίτο παράδειγμα συγχέει την ισχύ με την ενέργεια: να καταναλωθούν μπορούν οι κιλοβατώρες, ενώ το κιλοβάτ είναι ο ρυθμός της κατανάλωσης. Η βατώρα γράφεται με τελεία πολλαπλασιασμού και με κενό μετά τον αριθμό. Οι ίπποι δεν συνιστώνται στα τεχνικά έγγραφα, όμως στην άδεια κυκλοφορίας διατηρούνται: σε πολλές χώρες ο φόρος υπολογίζεται ακριβώς με βάση αυτούς, και στο έγγραφο υπάρχουν και οι δύο αριθμοί.
06 · Γειτονικές μονάδες
Το τζάουλ διαιρεμένο με το δευτερόλεπτο δίνει το βατ· το βατ πολλαπλασιασμένο με μια ώρα επιστρέφει την ενέργεια. Το βολταμπέρ έχει την ίδια διάσταση αλλά είναι άλλο μέγεθος.
Στα γειτονικά δελτία του Simetrium: τζάουλ ως ενέργεια, και κιλοβατώρα ως η καθημερινή της μονάδα, βολταμπέρ και var για την ισχύ του εναλλασσόμενου ρεύματος, ίππος για την τεχνική, και λούμεν — η φωτεινή ροή, που συχνά συγχέεται με την ηλεκτρική ισχύ της λάμπας.
07 · Ιστορικό μέρος
Πώς έμαθαν να συγκρίνουν τη μηχανή με το άλογο
Ο Τζέιμς Βατ έπρεπε να εξηγήσει στους αγοραστές πόσα άλογα θα αντικαθιστούσε η μηχανή του. Μέτρησε το έργο των αλόγων στον μαγγανοπήγαδο και όρισε τον ίππο σε τριάντα τρεις χιλιάδες ποδολίβρες ανά λεπτό, με περιθώριο υπέρ του αγοραστή.
Η ηπειρωτική Ευρώπη μετέφερε την ίδια ιδέα στις δικές της μονάδες: εβδομήντα πέντε χιλιογραμμόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Ο αριθμός βγήκε άλλος, το όνομα έμεινε το ίδιο, και από τότε στα χαρακτηριστικά των κινητήρων συνυπάρχουν δύο ίπποι.
Το Διεθνές Συνέδριο Ηλεκτρολόγων καθιέρωσε το βατ για την ηλεκτρική ισχύ, ονομάζοντάς το προς τιμήν του Βατ. Έτσι ο εφευρέτης της ατμομηχανής έδωσε το όνομά του στη μονάδα με την οποία μετρώνται λάμπες και μετασχηματιστές.
Επί δεκαετίες ο αγοραστής διάλεγε λάμπα με βάση τα βατ, συνηθισμένος ότι τα εξήντα σήμαιναν μια γνώριμη φωτεινότητα. Με τις διόδους ο δεσμός διαλύθηκε: το ίδιο φως το δίνουν οκτώ βατ, και στη συσκευασία χρειάστηκε να τυπωθούν λούμεν.
Το βατ έγινε η μονάδα μέσω της οποίας ορίζεται το χιλιόγραμμο
Η ισχύς θεωρούνταν για πολύ καιρό μέγεθος καθαρά εφαρμοσμένο, ώσπου βρέθηκε στο θεμέλιο της μετρολογίας της μάζας. Ο ζυγός βατ, που επινόησε ο Μπράιαν Κιμπλ το εβδομήντα πέντε, ισορροπεί το βάρος ενός σταθμού με τη δύναμη που ασκείται σε πηνίο μέσα σε μαγνητικό πεδίο και, σε δύο τρόπους μέτρησης, συγκρίνει τη μηχανική ισχύ με την ηλεκτρική. Η ηλεκτρική εκφράζεται τότε μέσω των κβαντικών φαινομένων Τζόζεφσον και Χολ, δηλαδή μέσω της σταθεράς του Πλανκ. Μετά την αναθεώρηση του συστήματος το δύο χιλιάδες δεκαεννέα η σταθερά καθορίστηκε ως αριθμός, και ο ζυγός άρχισε να δουλεύει αντίστροφα: δεν μετρά πια το χιλιόγραμμο, το υλοποιεί. Το όργανο μετονομάστηκε σε ζυγό Κιμπλ, αλλά η αρχή έμεινε η ίδια — η ισότητα δύο ισχύων, της μηχανικής και της ηλεκτρικής, εκφρασμένων στα ίδια ακριβώς βατ.
Κατάλογος · μονάδες μέτρησης
Ένα δελτίο για κάθε μέγεθος
Επτά θεμελιώδεις μονάδες SI, είκοσι δύο παράγωγες με δικό τους όνομα και οι μονάδες εκτός συστήματος χωρίς τις οποίες δεν τα βγάζει πέρα ούτε η τεχνική ούτε η καθημερινότητα. Καθεμιά έχει το φύλλο της: ορισμός, μετατροπή, όργανα, κανόνες γραφής. Σε 28 γλώσσες.
Παράγωγες μονάδες SI με δικό τους όνομα
το δελτίο του βατ είναι ανοιχτόΘεμελιώδεις μονάδες SI
με τερακότα — το χιλιόγραμμο, το μέτρο και το δευτερόλεπτο, από τα οποία συντίθεται το βατΜονάδες εκτός SI
με τερακότα — μονάδες ισχύος και ενέργειαςΓλώσσα του δελτίου
28 γλώσσες. Το σύμβολο W είναι διεθνές, το συνηθισμένο όμως μέτρο της ισχύος ενός κινητήρα διαφέρει: μετρικοί ίπποι στην Ευρώπη, βρετανικοί στις ΗΠΑ, κιλοβάτ στα χαρτιά.