Wat
Jednostka pochodna SI · wielkość: moc, strumień energii
01 · Definicja
Moc, przy której w ciągu sekundy zużywa się jeden dżul energii. Nie ilość, lecz tempo: wat odpowiada na pytanie „jak szybko”, a nie „ile”.
Różnica między watem a watogodziną to najczęstsze nieporozumienie w domowej energetyce. Czajnik o mocy dwóch tysięcy watów nie „zawiera” energii, tylko zużywa ją z określoną szybkością; ile zużył, pokaże licznik w kilowatogodzinach. Tę samą pracę można wykonać szybko dużą mocą albo powoli małą: litr wody zagotuje i czajnik w trzy minuty, i słaba grzałka nurkowa w pół godziny, a energii pójdzie tyle samo. Stąd zasada: moc rozstrzyga o czasie, energia rozstrzyga o rachunku.
Moc urządzenia mówi, jak szybko płynie energia; licznik liczy, ile jej napłynęło. Dlatego lampa ledowa o mocy ośmiu watów i żarówka sześćdziesięciowatowa świecą tak samo, ale przez miesiąc dają różne liczby na rachunku. Z tego samego powodu pojemność akumulatora podaje się w watogodzinach, a nie w watach: bateria przechowuje ilość, a oddaje ją z taką szybkością, jakiej zażąda odbiornik.
02 · Przeliczanie
Waty, konie mechaniczne, kalorie na godzinę
Konie są dwa: metryczny o mocy siedmiuset trzydziestu pięciu i pół wata oraz brytyjski o mocy siedmiuset czterdziestu sześciu. Różnica wynosi około półtora procenta i w danych samochodów daje się zauważyć.
James Watt wyprowadził konia mechanicznego z obserwacji koni w browarze: przyjął, że koń podnosi trzydzieści trzy tysiące funtów o stopę w ciągu minuty, i sprzedawał maszyny parowe, porównując je z tą liczbą. Miara okazała się hojna — prawdziwy koń tyle długo nie wytrzyma. Koń metryczny pojawił się później jako siedemdziesiąt pięć kilogramometrów na sekundę i nie pokrywa się z brytyjskim.
| Jednostka | Nazwa | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|---|
| W | wat, jednostka SI | 1 | technika domowa i naukowa |
| kW | kilowat | 0,001 | silniki, ogrzewanie |
| MW | megawat | 1·10⁻⁶ | przemysł, elektrownie |
| GW | gigawat | 1·10⁻⁹ | bloki, systemy energetyczne |
| mW | miliwat | 1000 | elektronika, lasery |
| J/s | dżul na sekundę | 1 | to samo co wat |
| KM | koń mechaniczny metryczny | 0,0014 | dowody rejestracyjne w Europie |
| hp | koń brytyjski | 0,0013 | technika anglojęzyczna |
| kcal/h | kilokaloria na godzinę | 0,8598 | moc cieplna kotłów |
| BTU/h | brytyjska jednostka ciepła na godzinę | 3,41 | klimatyzatory i grzejniki |
| kG·m/s | kilogramometr na sekundę | 0,102 | dawne obliczenia mechaniczne |
| erg/s | erg na sekundę, układ CGS | 1·10⁷ | astrofizyka, jasności |
Dżul na sekundę i wat to jedno i to samo. Prąd policzono dla obciążenia czynnego przy współczynniku mocy równym jedności; przy silnikach i zasilaczach impulsowych będzie wyższy
03 · Rzędy wielkości
od zegarka na rękę do jasności SłońcaJeden wat — ładowarka w stanie czuwania
04 · Przyrządy pomiarowe
Czym mierzy się moc
Przyrząd elektrodynamiczny mnoży prąd przez napięcie mechanicznie: jedna cewka jest włączona w przerwę obwodu, druga równolegle do odbiornika. Wskazówka od razu pokazuje moc czynną i uwzględnia przesunięcie faz bez żadnych poprawek.
Silnik obciąża się hamulcem, mierzy moment na wale i prędkość obrotową, mnoży — i wychodzi moc. Właśnie tak powstają liczby w dowodzie rejestracyjnym; na hamowni podwoziowej dochodzą straty przeniesienia napędu i wynik wypada niżej niż fabryczny.
Termostos o poczernionej powierzchni pochłania wiązkę w całości i daje napięcie proporcjonalne do strumienia ciepła. Zakres sięga od miliwatów lasera laboratoryjnego po kilowaty cięcia przemysłowego.
Pod szklaną kopułą termostos porównuje nagrzewanie się czarnego i białego pola i podaje gęstość strumienia w watach na metr kwadratowy. W pogodne południe przyrząd wskazuje około tysiąca — i to właśnie jest pułap dla każdego panelu słonecznego pod nim.
05 · Zasady zapisu
Wielkie W bez kropki
Oznaczenie pochodzi od nazwiska, dlatego jest wielką literą, a nazwa w tekście pisze się małą: wat, ale W. Przedrostek kilo małą literą, mega i giga wielkimi. Oznaczenie rosyjskie to Вт.
Trzeci przykład myli moc z energią: zużyć można kilowatogodziny, a kilowat to szybkość zużycia. Watogodzinę pisze się z kropką mnożenia i ze spacją po liczbie. Koni mechanicznych nie zaleca się w dokumentacji technicznej, ale w dowodzie pojazdu pozostają: w wielu krajach podatek liczy się właśnie po nich i w dokumencie stoją obie liczby.
06 · Jednostki sąsiednie
Dżul podzielony przez sekundę daje wat; wat pomnożony przez godzinę zwraca energię. Woltoamper ma ten sam wymiar, ale jest inną wielkością.
W sąsiednich kartach Simetrium: dżul jako energia oraz kilowatogodzina jako jej jednostka domowa, woltoamper i war dla mocy prądu przemiennego, koń mechaniczny dla techniki oraz lumen — strumień świetlny, który często myli się z mocą elektryczną lampy.
07 · Dział historyczny
Jak nauczono się porównywać maszynę z koniem
James Watt musiał wytłumaczyć kupującym, ile koni zastąpi jego maszyna. Zmierzył pracę koni w kieracie i ustalił konia mechanicznego na trzydzieści trzy tysiące stopofuntów na minutę, z zapasem na korzyść kupującego.
Europa kontynentalna przełożyła tę samą myśl na własne jednostki: siedemdziesiąt pięć kilogramometrów na sekundę. Liczba wyszła inna, nazwa została ta sama, i odtąd w danych silników współistnieją dwa konie mechaniczne.
Międzynarodowy Kongres Elektryków utrwalił wat dla mocy elektrycznej, nazywając go na cześć Watta. Tak wynalazca maszyny parowej dał imię jednostce, którą mierzy się żarówki i transformatory.
Przez dziesięciolecia kupujący wybierał lampę po watach, przyzwyczajony, że sześćdziesiąt oznacza znajomą jasność. Wraz z diodami ten związek się rozpadł: to samo światło daje osiem watów, a na opakowaniu trzeba było drukować lumeny.
Wat stał się jednostką, przez którą określono kilogram
Moc długo uchodziła za wielkość czysto praktyczną, dopóki nie znalazła się u podstaw metrologii masy. Waga watowa, wymyślona przez Bryana Kibble’a w siedemdziesiątym piątym roku, równoważy ciężar odważnika siłą działającą na cewkę w polu magnetycznym i w dwóch trybach pomiaru porównuje moc mechaniczną z elektryczną. Elektryczną wyraża się przy tym przez zjawiska kwantowe Josephsona i Halla, czyli przez stałą Plancka. Po rewizji układu w dwa tysiące dziewiętnastym roku stałą ustalono liczbą i waga zaczęła działać w drugą stronę: nie mierzy kilograma, lecz go odtwarza. Przyrząd przemianowano na wagę Kibble’a, ale zasada została ta sama — równość dwóch mocy, mechanicznej i elektrycznej, wyrażonych w tych samych watach.
Katalog · jednostki miary
Karta dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych SI, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami oraz jednostki spoza układu, bez których nie obejdzie się ani technika, ani życie codzienne. Każda ma osobny arkusz: definicja, przeliczanie, przyrządy, zasady zapisu. W 18 językach.
Jednostki pochodne SI z własną nazwą
otwarta karta wataJednostki podstawowe SI
terakotą — kilogram, metr i sekunda, z których złożony jest watJednostki spoza SI
terakotą — jednostki mocy i energiiJęzyk karty
18 języków. Oznaczenie W jest międzynarodowe, ale zwyczajowa miara mocy silnika bywa różna: konie metryczne w Europie, brytyjskie w Stanach, kilowaty w dokumentach.