Watt
Unidade derivada do SI · grandeza: potência, fluxo de energia
01 · Definição
A potência com que por segundo se gasta um joule de energia. Não uma quantidade, mas um ritmo: o watt responde a «com que rapidez», não a «quanto».
A diferença entre o watt e o watt-hora é a confusão mais frequente na energia doméstica. Um jarro de dois mil watts não «contém» energia: gasta-a a certa velocidade, e quanto se gastou di-lo o contador em quilowatts-hora. O mesmo trabalho pode fazer-se depressa com muita potência ou devagar com pouca: um litro de água é fervido pelo jarro em três minutos e por um fraco aquecedor de imersão em meia hora, e a energia gasta é a mesma. Daí a regra: a potência decide o tempo, a energia decide a factura.
A potência de um aparelho diz com que rapidez a energia corre; o contador conta quanta entrou. Por isso uma lâmpada led de oito watts e uma incandescente de sessenta iluminam igual, mas ao fim do mês dão números diferentes na factura. Pela mesma razão a capacidade de uma bateria indica-se em watts-hora e não em watts: a bateria guarda uma quantidade e entrega-a ao ritmo que a carga lhe pedir.
02 · Conversão
Watts, cavalos, calorias por hora
Cavalos há dois: o métrico de setecentos e trinta e cinco watts e meio e o britânico de setecentos e quarenta e seis. A diferença ronda o um e meio por cento, e nas fichas dos automóveis nota-se.
James Watt deduziu o cavalo-vapor observando os cavalos de uma cervejaria: admitiu que um cavalo levanta trinta e três mil libras um pé num minuto, e vendia máquinas a vapor comparando-as com esse número. A medida saiu generosa — um cavalo verdadeiro não aguenta tanto por muito tempo. O cavalo-vapor métrico surgiu depois como setenta e cinco quilogrâmetros por segundo e não coincide com o britânico.
| Unidade | Nome | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| W | watt, unidade do SI | 1 | uso doméstico e científico |
| kW | quilowatt | 0,001 | motores, aquecimento |
| MW | megawatt | 1·10⁻⁶ | indústria, centrais |
| GW | gigawatt | 1·10⁻⁹ | grupos geradores, redes |
| mW | miliwatt | 1000 | electrónica, lasers |
| J/s | joule por segundo | 1 | o mesmo que o watt |
| cv | cavalo-vapor métrico | 0,0014 | documentos dos automóveis na Europa |
| hp | cavalo britânico | 0,0013 | técnica anglófona |
| kcal/h | quilocaloria por hora | 0,8598 | potência térmica de caldeiras |
| BTU/h | unidade térmica britânica por hora | 3,41 | ar condicionado e aquecedores |
| kgf·m/s | quilogrâmetro por segundo | 0,102 | cálculos mecânicos antigos |
| erg/s | erg por segundo, sistema CGS | 1·10⁷ | astrofísica, luminosidades |
O joule por segundo e o watt são a mesma coisa. A corrente está calculada para uma carga resistiva com factor de potência igual a um; em motores e fontes comutadas será maior
03 · Ordens de grandeza
do relógio de pulso à luminosidade do SolUm watt — um carregador deixado em espera
04 · Instrumentos de medição
Com que se mede a potência
O aparelho electrodinâmico multiplica corrente e tensão mecanicamente: uma bobina fica no corte do circuito, a outra em paralelo com a carga. O ponteiro mostra logo a potência activa e tem em conta a desfasagem sem correcção nenhuma.
Carrega-se o motor com um travão, medem-se o binário no veio e a velocidade de rotação, multiplicam-se — e sai a potência. É assim que se obtêm os números dos documentos do automóvel; num banco de rolos somam-se as perdas da transmissão e o resultado fica abaixo do valor de fábrica.
Uma termopilha de superfície enegrecida absorve o feixe inteiro e dá uma tensão proporcional ao fluxo de calor. A gama vai dos miliwatts de um laser de laboratório aos quilowatts do corte industrial.
Sob uma cúpula de vidro uma termopilha compara o aquecimento de uma zona preta e de uma branca e dá a densidade de fluxo em watts por metro quadrado. Num meio-dia limpo o aparelho marca cerca de mil, e é esse o tecto de qualquer painel solar colocado por baixo.
05 · Regras de escrita
W maiúsculo, sem ponto
O símbolo vem de um apelido e por isso é maiúsculo, ao passo que o nome no texto se escreve com minúscula: watt, mas W. O prefixo quilo leva minúscula, mega e giga maiúsculas. O símbolo russo é Вт.
O terceiro exemplo confunde potência com energia: gastar podem-se quilowatts-hora, ao passo que um quilowatt é a velocidade do gasto. O watt-hora escreve-se com ponto de multiplicação e com espaço a seguir ao número. Os cavalos não são recomendados na documentação técnica, mas mantêm-se nos documentos do veículo: em muitos países o imposto é calculado por eles, e no registo constam ambos os números.
06 · Unidades vizinhas
O joule dividido pelo segundo dá o watt; o watt multiplicado por uma hora devolve a energia. O volt-ampere tem a mesma dimensão mas é outra grandeza.
Nas fichas vizinhas do Simetrium: joule como energia, e quilowatt-hora como a sua unidade doméstica, volt-ampere e var para a potência de corrente alterna, cavalo-vapor para a técnica, e lúmen — o fluxo luminoso, que muitas vezes se confunde com a potência eléctrica da lâmpada.
07 · Secção histórica
Como se aprendeu a comparar a máquina com o cavalo
James Watt tinha de explicar aos compradores quantos cavalos a sua máquina substituiria. Mediu o trabalho dos cavalos na nora e fixou o cavalo-vapor em trinta e três mil pés-libra por minuto, com uma margem a favor do comprador.
A Europa continental passou a mesma ideia para as suas unidades: setenta e cinco quilogrâmetros por segundo. O número saiu outro, o nome ficou o mesmo, e desde então nas fichas dos motores convivem dois cavalos.
O Congresso Internacional de Electricistas consagrou o watt para a potência eléctrica, dando-lhe o nome de Watt. Assim o inventor da máquina a vapor deu o nome à unidade com que se medem lâmpadas e transformadores.
Durante décadas o comprador escolhia a lâmpada pelos watts, habituado a que sessenta significassem um brilho familiar. Com os led essa ligação desfez-se: a mesma luz vem de oito watts, e na embalagem foi preciso imprimir lúmenes.
O watt tornou-se a unidade através da qual se define o quilograma
A potência passou muito tempo por grandeza puramente aplicada, até se ver no fundamento da metrologia da massa. A balança do watt, concebida por Bryan Kibble em setenta e cinco, equilibra o peso de um padrão com a força que actua sobre uma bobina num campo magnético e, em dois regimes de medição, compara a potência mecânica com a eléctrica. Esta última exprime-se através dos efeitos quânticos de Josephson e de Hall, ou seja, através da constante de Planck. Depois da revisão do sistema em dois mil e dezanove a constante foi fixada como um número e a balança passou a funcionar ao contrário: já não mede o quilograma, realiza-o. O aparelho passou a chamar-se balança de Kibble, mas o princípio ficou o mesmo — a igualdade de duas potências, a mecânica e a eléctrica, expressas nos mesmíssimos watts.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e as unidades fora do sistema sem as quais não passam nem a técnica nem o dia a dia. Cada uma tem a sua folha: definição, conversão, instrumentos, regras de escrita. Em 14 idiomas.
Unidades derivadas do SI com nome próprio
ficha do watt abertaUnidades de base do SI
a terracota: o quilograma, o metro e o segundo, de que o watt é compostoUnidades fora do SI
a terracota: unidades de potência e de energiaIdioma da ficha
14 línguas. O símbolo W é internacional, mas a medida habitual da potência de um motor difere: cavalos métricos na Europa, britânicos nos Estados Unidos, quilowatts nos documentos.