Watt
Afgeleide SI-eenheid · grootheid: vermogen, energiestroom
01 · Definitie
Het vermogen waarbij per seconde één joule energie wordt besteed. Geen hoeveelheid maar een tempo: de watt beantwoordt de vraag „hoe snel”, niet „hoeveel”.
Het verschil tussen watt en wattuur is de meest voorkomende verwarring in de huishoudelijke energie. Een waterkoker van tweeduizend watt „bevat” geen energie, hij verbruikt haar met een bepaalde snelheid; hoeveel er is verbruikt laat de meter zien in kilowattuur. Hetzelfde werk kan snel met groot vermogen of langzaam met klein: een liter water brengt de koker in drie minuten aan de kook en een zwak dompelaartje in een half uur, en de energie is dezelfde. Vandaar de regel: het vermogen bepaalt de tijd, de energie bepaalt de rekening.
Het vermogen van een apparaat zegt hoe snel de energie stroomt; de meter telt hoeveel er binnen is gekomen. Daarom geven een ledlamp van acht watt en een gloeilamp van zestig hetzelfde licht, maar na een maand verschillende cijfers op de rekening. Om dezelfde reden vermeldt men de capaciteit van een accu in wattuur en niet in watt: de accu bewaart een hoeveelheid en geeft die af met de snelheid die de belasting vraagt.
02 · Omrekening
Watt, paardenkrachten, calorieën per uur
Paardenkrachten zijn er twee: de metrische van zevenhonderdvijfendertig en een halve watt en de Britse van zevenhonderdzesenveertig. Het verschil bedraagt ongeveer anderhalf procent, en in autogegevens valt het op.
James Watt leidde de paardenkracht af uit waarnemingen van paarden in een brouwerij: hij nam aan dat een paard drieëndertigduizend pond één voet omhoog brengt in een minuut, en verkocht stoommachines door ze met dat getal te vergelijken. De maat bleek royaal — een echt paard houdt zo veel niet lang vol. De metrische paardenkracht kwam later als vijfenzeventig kilogrammeter per seconde en valt niet samen met de Britse.
| Eenheid | Naam | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|---|
| W | watt, SI-eenheid | 1 | huishouden en wetenschap |
| kW | kilowatt | 0,001 | motoren, verwarming |
| MW | megawatt | 1·10⁻⁶ | industrie, centrales |
| GW | gigawatt | 1·10⁻⁹ | eenheden, elektriciteitsnetten |
| mW | milliwatt | 1000 | elektronica, lasers |
| J/s | joule per seconde | 1 | hetzelfde als de watt |
| pk | metrische paardenkracht | 0,0014 | kentekenbewijzen in Europa |
| hp | Britse paardenkracht | 0,0013 | Engelstalige techniek |
| kcal/h | kilocalorie per uur | 0,8598 | warmtevermogen van ketels |
| BTU/h | British thermal unit per uur | 3,41 | airco’s en kachels |
| kgf·m/s | kilogrammeter per seconde | 0,102 | oudere mechanische berekeningen |
| erg/s | erg per seconde, CGS-stelsel | 1·10⁷ | astrofysica, lichtkrachten |
De joule per seconde en de watt zijn hetzelfde. De stroom is berekend voor een ohmse belasting bij een vermogensfactor van één; bij motoren en schakelende voedingen ligt hij hoger
03 · Ordes van grootte
van het polshorloge tot de lichtkracht van de ZonEén watt — een lader die stand-by staat
04 · Meetinstrumenten
Waarmee vermogen wordt gemeten
Het elektrodynamische instrument vermenigvuldigt stroom en spanning langs mechanische weg: de ene spoel zit in de onderbreking van de keten, de andere parallel aan de belasting. De wijzer toont meteen het werkelijke vermogen en verrekent de faseverschuiving zonder enige correctie.
De motor wordt met een rem belast, koppel aan de as en toerental worden gemeten en vermenigvuldigd — en daar is het vermogen. Precies zo ontstaan de cijfers op het kentekenbewijs; op een rollenbank komen de verliezen van de aandrijflijn erbij en valt het resultaat lager uit dan de fabriekswaarde.
Een thermozuil met zwartgemaakt oppervlak neemt de bundel geheel op en geeft een spanning die evenredig is met de warmtestroom. Het bereik loopt van de milliwatt van een laboratoriumlaser tot de kilowatt van industrieel snijden.
Onder een glazen koepel vergelijkt een thermozuil de opwarming van een zwart en een wit vlakje en geeft de stroomdichtheid in watt per vierkante meter. Op een heldere middag wijst het instrument ongeveer duizend aan — en dat is de grens voor elk zonnepaneel eronder.
05 · Schrijfregels
Hoofdletter W, zonder punt
Het symbool is van een achternaam afgeleid en daarom een hoofdletter, terwijl de naam in de tekst klein wordt geschreven: watt, maar W. Het voorvoegsel kilo krijgt een kleine letter, mega en giga een hoofdletter. Het Russische symbool is Вт.
Het derde voorbeeld verwart vermogen met energie: verbruiken kun je kilowatturen, terwijl een kilowatt de snelheid van het verbruik is. Het wattuur schrijft men met een vermenigvuldigingspunt en met een spatie na het getal. Paardenkrachten worden in technische documenten afgeraden, maar blijven op het kentekenbewijs staan: in veel landen wordt de belasting ernaar berekend, en beide cijfers staan erop.
06 · Naburige eenheden
De joule gedeeld door de seconde geeft de watt; de watt maal een uur geeft de energie terug. De voltampère heeft dezelfde dimensie maar is een andere grootheid.
In de naburige fiches van Simetrium: joule als energie, en kilowattuur als haar alledaagse eenheid, voltampère en var voor het vermogen bij wisselstroom, paardenkracht voor de techniek, en lumen — de lichtstroom, die men vaak verwart met het elektrische vermogen van de lamp.
07 · Historisch deel
Hoe men de machine met het paard leerde vergelijken
James Watt moest kopers uitleggen hoeveel paarden zijn machine zou vervangen. Hij mat het werk van paarden aan de rosmolen en stelde de paardenkracht vast op drieëndertigduizend voetpond per minuut, met een marge ten gunste van de koper.
Continentaal Europa vertaalde hetzelfde idee in zijn eigen eenheden: vijfenzeventig kilogrammeter per seconde. Het getal viel anders uit, de naam bleef gelijk, en sindsdien bestaan er in motorgegevens twee paardenkrachten naast elkaar.
Het Internationale Elektriciënscongres legde de watt vast voor het elektrische vermogen en noemde hem naar Watt. Zo gaf de uitvinder van de stoommachine zijn naam aan de eenheid waarmee men lampen en transformatoren meet.
Decennialang koos de koper zijn lamp op watt, gewend dat zestig een vertrouwde helderheid betekende. Met de leds viel dat verband uiteen: hetzelfde licht komt van acht watt, en op de verpakking moesten lumen worden gedrukt.
De watt werd de eenheid waardoor het kilogram is gedefinieerd
Vermogen gold lang als een louter toegepaste grootheid, tot het aan de grondslag van de metrologie van de massa bleek te liggen. De wattbalans, in vijfenzeventig bedacht door Bryan Kibble, houdt het gewicht van een massastuk in evenwicht met de kracht op een spoel in een magneetveld en vergelijkt in twee meetstanden het mechanische vermogen met het elektrische. Dat laatste wordt uitgedrukt via de kwantumeffecten van Josephson en Hall, dus via de constante van Planck. Na de herziening van het stelsel in tweeduizendnegentien werd de constante als getal vastgelegd, en de balans ging andersom werken: zij meet het kilogram niet meer, zij verwezenlijkt het. Het instrument heet sindsdien Kibble-balans, maar het beginsel bleef hetzelfde — de gelijkheid van twee vermogens, het mechanische en het elektrische, uitgedrukt in precies dezelfde watt.
Catalogus · meeteenheden
Een fiche voor elke grootheid
Zeven SI-basiseenheden, tweeëntwintig afgeleide met een eigen naam en de eenheden buiten het stelsel waar techniek noch dagelijks leven het zonder stelt. Elk heeft haar eigen blad: definitie, omrekening, instrumenten, schrijfregels. In 18 talen.
Afgeleide SI-eenheden met een eigen naam
fiche van de watt geopendSI-basiseenheden
in terracotta — kilogram, meter en seconde, waaruit de watt is opgebouwdNiet-SI-eenheden
in terracotta — eenheden van vermogen en van energieTaal van de fiche
18 talen. Het symbool W is internationaal, maar de gebruikelijke maat voor motorvermogen verschilt: metrische paardenkrachten in Europa, Britse in de Verenigde Staten, kilowatt in de papieren.