Watt
James Watt vendait des machines à vapeur aux propriétaires de mines et de moulins. Il devait expliquer aux acheteurs combien de chevaux une machine remplacerait. Watt observa un cheval tournant en rond pour actionner un moulin et calcula son travail par minute. Il trouva 33 000 pieds-livres. C’est ce rendement qu’il appela cheval-vapeur.
Un cheval-vapeur n’est pas une force mais une puissance : la quantité de travail faite par unité de temps. Un siècle plus tard, l’unité de puissance reçut le nom de Watt lui-même. Un watt, c’est un joule par seconde. Le cheval-vapeur de Watt vaut presque 746 watts, et une personne au repos en dépense une centaine.
| Notation | W |
| Définition | joule par seconde · J/s · kg·m²·s⁻³ · volt fois ampère |
| Valeurs de référence | 1 hp — 745,699 87 W · 1 PS — 735,498 75 W · 1 kW pendant une heure — 3,6 MJ |
| Introduite | 1882, British Association · dans le SI depuis 1960 |
| Normes | ISO 80000-4 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Valeurs typiques | 100 W — une personne au repos · 746 W — un cheval-vapeur · 1 GW — une tranche nucléaire |
01 · Définition
Un joule par seconde
La puissance P indique à quelle vitesse un travail est fait ou une énergie transmise. Un watt, c’est un joule par seconde. Le même travail peut être fait par un moteur faible en une heure ou par un moteur puissant en une minute. Le travail est le même, la puissance diffère.
En électricité, la puissance est la tension multipliée par le courant. Une lampe de 230 V parcourue par 0,26 A prend 60 W. D’où le kilowattheure bien connu : un appareil d’un kilowatt qui fonctionne une heure consomme 3,6 MJ d’énergie.
Où passent les watts d’une lampe à incandescence
Quatre lampes éclairent autant, environ 800 lm. La hauteur de la colonne est la puissance que la lampe prend au réseau. La partie jaune part en lumière visible, la rouge en chaleur. Le curseur règle combien d’heures par jour la lampe reste allumée. En bas, la consommation annuelle.
Le watt est le rythme auquel l’énergie est dépensée, le kilowattheure est l’énergie elle-même. C’est comme la vitesse et la distance parcourue. Une bouilloire de 2 kW consomme 0,1 kWh en trois minutes. Une lampe LED de 9 W met onze heures pour atteindre les mêmes 0,1 kWh.
Qui remonte le seau le plus vite : un humain, un cheval ou la machine de Watt
Deux puits identiques de 50 m. Dans chacun, un seau avec la même charge, en haut un chevalement à poulie, à côté un moteur à tambour. Choisissez un moteur pour chaque puits. Le travail de levage est le même ; le temps ne dépend que de la puissance. Le temps de la scène est accéléré pour que le treuil rapide termine en six secondes. Les horloges au-dessus des puits indiquent le vrai temps de montée. À droite, deux wattmètres à échelle logarithmique.
Choisissez les moteurs et regardez qui remonte le seau le premier.
02 · Conversion
| Unité | Valeur | Où on le rencontre |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Il existe plusieurs chevaux-vapeur : mécanique 745,7 W, métrique 735,5 W, électrique 746 W.
Un climatiseur de 12 000 BTU/h évacue environ 3,5 kW de chaleur, mais en prend trois fois moins au réseau.
Le cheval-vapeur de chaudière vaut 9,8 kW, treize fois plus que l’ordinaire.
03 · Ordres de grandeur
04 · Instruments de mesure
05 · Règles d’écriture
06 · Unités voisines
07 · Section historique
Il existe plusieurs chevaux-vapeur. Le mécanique, selon Watt, vaut 33 000 pieds-livres par minute, soit 745,699 87 W. Le métrique — 75 kilogrammes-force mètres par seconde, soit 735,498 75 W. L’électrique — exactement 746 W. Le cheval-vapeur de chaudière décrivait une chaudière à vapeur et vaut environ 9,8 kW.
Watt fixa la norme avec une marge : un cheval au moulin travaillait plus lentement, mais l’acheteur d’une machine ne devait pas être lésé. Dans les documents de l’UE, la puissance d’un moteur s’écrit en kilowatts, et les chevaux ne sont admis qu’entre parenthèses.
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