Watt
Származtatott SI-egység · mennyiség: teljesítmény, energiaáram
01 · Meghatározás
Az a teljesítmény, amelynél másodpercenként egy joule energia fogy. Nem mennyiség, hanem ütem: a watt arra felel, „milyen gyorsan”, nem arra, „mennyi”.
A watt és a wattóra különbsége a háztartási energia leggyakoribb félreértése. Egy kétezer wattos vízforraló nem „tartalmaz” energiát, hanem bizonyos ütemben fogyasztja; hogy mennyit fogyasztott, azt a mérő mutatja kilowattórában. Ugyanaz a munka elvégezhető gyorsan nagy teljesítménnyel vagy lassan kicsivel: egy liter vizet felforral a forraló három perc alatt és egy gyenge merülőforraló fél óra alatt is, és ugyanannyi energia fogy. Innen a szabály: a teljesítmény dönti el az időt, az energia dönti el a számlát.
Egy készülék teljesítménye azt mondja meg, milyen gyorsan folyik az energia; a mérő azt számolja, mennyi folyt be. Ezért világít egyformán egy nyolcwattos LED-lámpa és egy hatvanwattos izzó, mégis más számot adnak egy hónap alatt a számlán. Ugyanezért adják meg egy akkumulátor kapacitását wattórában és nem wattban: az akkumulátor mennyiséget tárol, és olyan ütemben adja le, amilyet a fogyasztó kér.
02 · Átszámítás
Wattok, lóerők, kalóriák óránként
Lóerőből kettő van: a metrikus hétszázharmincöt és fél watt, a brit hétszáznegyvenhat. A különbség másfél százalék körüli, és az autók adatlapján észrevehető.
James Watt a lóerőt egy sörfőzde lovainak megfigyeléséből vezette le: azt vette alapul, hogy egy ló harmincháromezer fontot emel egy lábnyit egy perc alatt, és így, ehhez a számhoz mérve adta el a gőzgépeit. A mérték bőkezűnek bizonyult — valódi ló ennyit sokáig nem bír. A metrikus lóerő később jelent meg hetvenöt kilogrammméterként másodpercenként, és nem esik egybe a brittel.
| Egység | Név | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|---|
| W | watt, SI-egység | 1 | háztartás és tudomány |
| kW | kilowatt | 0,001 | motorok, fűtés |
| MW | megawatt | 1·10⁻⁶ | ipar, erőművek |
| GW | gigawatt | 1·10⁻⁹ | erőműblokkok, hálózatok |
| mW | milliwatt | 1000 | elektronika, lézerek |
| J/s | joule per másodperc | 1 | ugyanaz, mint a watt |
| LE | metrikus lóerő | 0,0014 | forgalmi engedélyek Európában |
| hp | brit lóerő | 0,0013 | angol nyelvű technika |
| kcal/h | kilokalória óránként | 0,8598 | kazánok hőteljesítménye |
| BTU/h | brit hőegység óránként | 3,41 | klímák és fűtőtestek |
| kp·m/s | kilopondméter másodpercenként | 0,102 | régi mechanikai számítások |
| erg/s | erg másodpercenként, CGS-rendszer | 1·10⁷ | asztrofizika, fényességek |
A joule per másodperc és a watt egy és ugyanaz. Az áram ohmos terhelésre van számolva egységnyi teljesítménytényező mellett; motoroknál és kapcsolóüzemű tápoknál nagyobb lesz
03 · Nagyságrendek
a karórától a Nap fényességéigEgy watt — egy készenlétben hagyott töltő
04 · Mérőeszközök
Mivel mérik a teljesítményt
Az elektrodinamikus műszer mechanikusan szorozza össze az áramot és a feszültséget: az egyik tekercs a kör megszakításába kerül, a másik a terheléssel párhuzamosan. A mutató rögtön a hatásos teljesítményt mutatja, és korrekció nélkül számol a fáziseltolással.
A motort fékkel terhelik, megmérik a tengelynyomatékot és a fordulatszámot, összeszorozzák — és kijön a teljesítmény. Pontosan így születnek a forgalmi engedély számai; görgős padon hozzáadódnak a hajtáslánc veszteségei, és az eredmény a gyári érték alá kerül.
A feketített felületű termooszlop a nyalábot egészében elnyeli, és a hőáramával arányos feszültséget ad. A tartomány a laboratóriumi lézer milliwattjaitól az ipari vágás kilowattjaiig terjed.
Üvegkupola alatt egy termooszlop összehasonlítja egy fekete és egy fehér mező melegedését, és megadja az áramsűrűséget wattban négyzetméterenként. Derült délben a műszer ezer körül mutat — és éppen ez a plafon minden alatta lévő napelem számára.
05 · Írásszabályok
Nagy W, pont nélkül
A jel családnévből ered, ezért nagybetűs, míg a név a szövegben kis kezdőbetűvel áll: watt, de W. A kilo előtag kis betűvel, a mega és a giga naggyal. Az orosz jel Вт.
A harmadik példa összekeveri a teljesítményt az energiával: elfogyasztani kilowattórát lehet, a kilowatt viszont a fogyasztás sebessége. A wattórát szorzóponttal és a szám után szóközzel írjuk. A lóerő műszaki iratokban nem ajánlott, a jármű forgalmi engedélyében azonban megmarad: sok országban éppen ez alapján számolják az adót, és az okmányban mindkét szám szerepel.
06 · Szomszédos egységek
A joule másodperccel osztva adja a wattot; a watt egy órával szorozva visszaadja az energiát. A voltampernek ugyanaz a dimenziója, de más mennyiség.
A Simetrium szomszédos adatlapjain: joule mint energia, és kilowattóra mint annak hétköznapi egysége, voltamper és var a váltakozó áram teljesítményéhez, lóerő a technikához, és lumen — a fényáram, amelyet gyakran összekevernek a lámpa elektromos teljesítményével.
07 · Történeti rész
Hogyan tanulták meg a gépet a lóhoz mérni
James Wattnak el kellett magyaráznia a vevőknek, hány lovat vált ki a gépe. Megmérte a lovak munkáját a járgánynál, és a lóerőt harmincháromezer láb-fontban állapította meg percenként, ráhagyással a vevő javára.
A kontinentális Európa ugyanezt a gondolatot a saját egységeire fordította: hetvenöt kilogrammméter másodpercenként. A szám más lett, a név ugyanaz maradt, és azóta a motorok adatai közt két lóerő él egymás mellett.
A Nemzetközi Villamosmérnöki Kongresszus a wattot rögzítette az elektromos teljesítményre, Wattról nevezve el. Így adta a gőzgép feltalálója a nevét annak az egységnek, amellyel izzókat és transzformátorokat mérnek.
A vásárló évtizedeken át watt szerint választott lámpát, hozzászokva, hogy a hatvan ismerős fényerőt jelent. A LED-ekkel ez a kapcsolat felbomlott: ugyanazt a fényt nyolc watt adja, és a dobozra lument kellett nyomtatni.
A watt lett az az egység, amelyen keresztül a kilogrammot meghatározzák
A teljesítmény sokáig tisztán alkalmazott mennyiségnek számított, míg a tömeg metrológiájának alapjában nem találta magát. A wattmérleg, amelyet Bryan Kibble hetvenötben eszelt ki, egy súly nehézségét tartja egyensúlyban a mágneses térben lévő tekercsre ható erővel, és két mérési üzemmódban a mechanikai teljesítményt a villamossal veti össze. A villamosat ilyenkor a Josephson- és a Hall-féle kvantumjelenségeken, vagyis a Planck-állandón keresztül fejezik ki. A rendszer kétezertizenkilences felülvizsgálata után az állandót számmal rögzítették, és a mérleg fordítva kezdett működni: már nem méri a kilogrammot, hanem megvalósítja. A műszert Kibble-mérlegre nevezték át, az elv azonban ugyanaz maradt — két teljesítmény, a mechanikai és a villamos egyenlősége, ugyanabban a wattban kifejezve.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Az SI hét alapegysége, huszonkét saját nevű származtatott egység és a rendszeren kívüli egységek, amelyek nélkül sem a technika, sem a hétköznapok nem boldogulnak. Mindegyiknek külön lapja van: meghatározás, átszámítás, eszközök, írásszabályok. 28 nyelven.
Saját nevű SI-származtatott egységek
a watt adatlapja nyitvaAz SI alapegységei
terrakottával — a kilogramm, a méter és a másodperc, amelyekből a watt összeállSI-n kívüli egységek
terrakottával — a teljesítmény és az energia egységeiAz adatlap nyelve
28 nyelv. A W jel nemzetközi, a motorteljesítmény megszokott mértéke azonban különbözik: metrikus lóerő Európában, brit az Egyesült Államokban, kilowatt az iratokban.