Watt
Unitate SI derivată · mărime: putere, flux de energie
01 · Definiție
Puterea la care într-o secundă se cheltuiește un joule de energie. Nu o cantitate, ci un ritm: wattul răspunde la întrebarea „cât de repede”, nu „cât”.
Deosebirea dintre watt și wattoră este cea mai frecventă confuzie din energia casnică. Un fierbător de două mii de wați nu „conține” energie, o cheltuiește cu o anumită viteză; cât s-a cheltuit va arăta contorul în kilowattore. Aceeași treabă se poate face repede cu putere mare sau încet cu una mică: un litru de apă îl fierbe și fierbătorul în trei minute, și un rezistor de imersie slab într-o jumătate de oră, iar energia consumată e aceeași. De aici regula: puterea hotărăște timpul, energia hotărăște factura.
Puterea unui aparat spune cât de repede curge energia; contorul numără câtă a curs. De aceea un bec cu led de opt wați și unul cu incandescență de șaizeci luminează la fel, dar într-o lună dau cifre diferite pe factură. Din același motiv capacitatea unei baterii se dă în wattore, nu în wați: bateria păstrează o cantitate și o cedează cu viteza pe care i-o cere consumatorul.
02 · Conversie
Wați, cai putere, calorii pe oră
Cai putere sunt doi: cel metric de șapte sute treizeci și cinci de wați și jumătate și cel britanic de șapte sute patruzeci și șase. Deosebirea este de vreun unu și jumătate la sută, iar în fișele automobilelor se vede.
James Watt a scos calul putere din observarea cailor de la o berărie: a admis că un cal ridică treizeci și trei de mii de livre cu un picior într-un minut, și vindea mașini cu abur comparându-le cu acest număr. Măsura s-a dovedit generoasă — un cal adevărat nu rezistă atâta multă vreme. Calul putere metric a apărut mai târziu ca șaptezeci și cinci de kilogram-metri pe secundă și nu coincide cu cel britanic.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| W | watt, unitate SI | 1 | uz casnic și științific |
| kW | kilowatt | 0,001 | motoare, încălzire |
| MW | megawatt | 1·10⁻⁶ | industrie, centrale |
| GW | gigawatt | 1·10⁻⁹ | grupuri, sisteme energetice |
| mW | miliwatt | 1000 | electronică, lasere |
| J/s | joule pe secundă | 1 | același lucru cu wattul |
| CP | cal putere metric | 0,0014 | cărți de identitate auto în Europa |
| hp | cal putere britanic | 0,0013 | tehnica anglofonă |
| kcal/h | kilocalorie pe oră | 0,8598 | puterea termică a cazanelor |
| BTU/h | unitate termică britanică pe oră | 3,41 | aparate de aer condiționat și radiatoare |
| kgf·m/s | kilogram-forță-metru pe secundă | 0,102 | calcule mecanice vechi |
| erg/s | erg pe secundă, sistemul CGS | 1·10⁷ | astrofizică, luminozități |
Joule pe secundă și watt sunt unul și același lucru. Curentul este socotit pentru o sarcină rezistivă la factor de putere egal cu unu; la motoare și la sursele în comutație va fi mai mare
03 · Ordine de mărime
de la ceasul de mână la luminozitatea SoareluiUn watt — un încărcător lăsat în așteptare
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară puterea
Aparatul electrodinamic înmulțește curentul cu tensiunea pe cale mecanică: o bobină este pusă în întreruperea circuitului, cealaltă în paralel cu sarcina. Acul arată îndată puterea activă și ține seama de defazaj fără nicio corecție.
Motorul se încarcă cu o frână, se măsoară cuplul la arbore și turația, se înmulțesc — și iese puterea. Exact așa apar cifrele din cartea de identitate a mașinii; pe un banc cu role se adaugă pierderile transmisiei, iar rezultatul iese sub valoarea de fabrică.
O termopilă cu suprafața înnegrită absoarbe fasciculul în întregime și dă o tensiune proporțională cu fluxul de căldură. Domeniul merge de la miliwații unui laser de laborator la kilowații tăierii industriale.
Sub o cupolă de sticlă o termopilă compară încălzirea unei plăcuțe negre și a uneia albe și dă densitatea de flux în wați pe metru pătrat. La un prânz senin aparatul arată vreo mie — și tocmai acesta este plafonul pentru orice panou solar de dedesubt.
05 · Reguli de scriere
W majuscul, fără punct
Simbolul provine de la un nume de familie și de aceea este majuscul, în timp ce numele în text se scrie cu minusculă: watt, dar W. Prefixul kilo cu literă mică, mega și giga cu majuscule. Simbolul rusesc este Вт.
Al treilea exemplu confundă puterea cu energia: se pot consuma kilowattore, pe când un kilowatt este viteza consumului. Wattora se scrie cu punct de înmulțire și cu spațiu după cifră. Caii putere nu sunt recomandați în documentația tehnică, dar rămân în cartea de identitate a vehiculului: în multe țări impozitul se calculează după ei, iar în document apar ambele cifre.
06 · Unități vecine
Joule împărțit la secundă dă wattul; wattul înmulțit cu o oră redă energia. Voltamperul are aceeași dimensiune, dar este altă mărime.
În fișele vecine din Simetrium: joule ca energie, și kilowatt-oră ca unitate a ei de zi cu zi, voltamper și var pentru puterea în curent alternativ, cal putere pentru tehnică, și lumen — fluxul luminos, care se confundă adesea cu puterea electrică a becului.
07 · Secțiune istorică
Cum s-a învățat compararea mașinii cu calul
James Watt trebuia să le explice cumpărătorilor câți cai va înlocui mașina lui. A măsurat lucrul cailor la manej și a stabilit calul putere la treizeci și trei de mii de picioare-livră pe minut, cu o rezervă în favoarea cumpărătorului.
Europa continentală a trecut aceeași idee în unitățile ei: șaptezeci și cinci de kilogram-metri pe secundă. Numărul a ieșit altul, numele a rămas același, și de atunci în fișele motoarelor conviețuiesc doi cai putere.
Congresul Internațional al Electricienilor a consacrat wattul pentru puterea electrică, numindu-l după Watt. Astfel inventatorul mașinii cu abur a dat numele unității cu care se măsoară becuri și transformatoare.
Decenii la rând cumpărătorul își alegea becul după wați, obișnuit ca șaizeci să însemne o strălucire cunoscută. Odată cu ledurile legătura s-a destrămat: aceeași lumină o dau opt wați, iar pe cutie a trebuit tipărit lumenul.
Wattul a devenit unitatea prin care este definit kilogramul
Puterea a trecut multă vreme drept o mărime pur aplicată, până s-a trezit la temelia metrologiei masei. Balanța cu watt, gândită de Bryan Kibble în șaptezeci și cinci, echilibrează greutatea unei mase etalon cu forța ce acționează asupra unei bobine într-un câmp magnetic și, în două regimuri de măsurare, compară puterea mecanică cu cea electrică. Cea electrică se exprimă prin efectele cuantice Josephson și Hall, adică prin constanta lui Planck. După revizuirea sistemului în două mii nouăsprezece constanta a fost fixată ca număr, iar balanța a început să lucreze invers: nu mai măsoară kilogramul, ci îl realizează. Aparatul a fost redenumit balanța Kibble, dar principiul a rămas același — egalitatea a două puteri, cea mecanică și cea electrică, exprimate în aceiași wați.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 28 de limbi.
Unități SI derivate cu nume propriu
fișa wattului este deschisăUnități fundamentale SI
cu teracotă — kilogramul, metrul și secunda, din care este alcătuit wattulUnități din afara SI
cu teracotă — unități de putere și de energieLimba fișei
28 de limbi. Simbolul W este internațional, dar măsura obișnuită a puterii unui motor diferă: cai putere metrici în Europa, britanici în Statele Unite, kilowați în acte.