Ватт
Производная единица СИ · величина: мощность, поток энергии
01 · Определение
Мощность, при которой за секунду тратится один джоуль энергии. Не количество, а темп: ватт отвечает на вопрос «как быстро», а не «сколько».
Разница между ваттом и ватт-часом — самая частая путаница в бытовой энергетике. Чайник в две тысячи ватт не «содержит» энергию, он расходует её с определённой скоростью; сколько израсходовано, покажет счётчик в киловатт-часах. Ту же работу можно сделать быстро большой мощностью или медленно малой: литр воды вскипятит и чайник за три минуты, и слабый погружной кипятильник за полчаса, а энергии уйдёт одинаково. Отсюда правило: мощность определяет время, энергия определяет счёт.
Мощность прибора говорит, с какой скоростью течёт энергия; счётчик считает, сколько её натекло. Поэтому светодиодная лампа в восемь ватт и лампа накаливания в шестьдесят светят одинаково, но за месяц дают разные цифры в квитанции. По той же причине ёмкость аккумулятора указывают в ватт-часах, а не в ваттах: батарея хранит количество, отдаёт же его с той скоростью, какую попросит нагрузка.
02 · Пересчёт
Ватты, лошадиные силы, калории в час
Лошадиных сил две: метрическая в семьсот тридцать пять с половиной ватт и британская в семьсот сорок шесть. Разница около полутора процентов, и в характеристиках автомобилей она заметна.
Джеймс Уатт вывел лошадиную силу из наблюдений за лошадьми на пивоварне: он принял, что лошадь поднимает тридцать три тысячи фунтов на фут за минуту, и продавал паровые машины, сравнивая их с этим числом. Мера оказалась щедрой — реальная лошадь столько долго не выдерживает. Метрическая лошадиная сила появилась позже как семьдесят пять килограмм-метров в секунду и не совпадает с британской.
| Единица | Название | Значение | Где встречается |
|---|---|---|---|
| W | ватт, единица СИ | 1 | бытовая и научная техника |
| kW | киловатт | 0,001 | двигатели, отопление |
| MW | мегаватт | 1·10⁻⁶ | промышленность, станции |
| GW | гигаватт | 1·10⁻⁹ | энергоблоки, энергосистемы |
| mW | милливатт | 1000 | электроника, лазеры |
| J/s | джоуль в секунду | 1 | то же, что ватт |
| л. с. | лошадиная сила метрическая | 0,0014 | паспорта автомобилей в Европе |
| hp | лошадиная сила британская | 0,0013 | англоязычная техника |
| ккал/ч | килокалория в час | 0,8598 | тепловая мощность котлов |
| BTU/h | британская единица в час | 3,41 | кондиционеры и обогреватели |
| кгс·м/с | килограмм-сила-метр в секунду | 0,102 | старые механические расчёты |
| эрг/с | эрг в секунду, система СГС | 1·10⁷ | астрофизика, светимости |
Джоуль в секунду и ватт — одно и то же. Ток посчитан для активной нагрузки при коэффициенте мощности, равном единице; у двигателей и импульсных блоков питания он будет выше
03 · Порядки величин
от наручных часов до светимости СолнцаОдин ватт — зарядное устройство в режиме ожидания
04 · Приборы измерения
Чем меряют мощность
Электродинамический прибор перемножает ток и напряжение механически: одна катушка включена в разрыв цепи, другая параллельно нагрузке. Стрелка сразу показывает активную мощность и учитывает сдвиг фаз без всяких поправок.
Двигатель нагружают тормозом, меряют момент на валу и частоту вращения, перемножают — получается мощность. Именно так получают цифры в паспорте автомобиля; на роликовом стенде добавляются потери трансмиссии, и результат выходит ниже заводского.
Термостолбик с чернёной поверхностью поглощает луч целиком и выдаёт напряжение, пропорциональное потоку тепла. Диапазон — от милливатт лабораторного лазера до киловатт промышленной резки.
Под стеклянным куполом термобатарея сравнивает нагрев чёрной и белой площадок и даёт плотность потока в ваттах на квадратный метр. В ясный полдень прибор показывает около тысячи — это и есть предел для солнечной панели под ним.
05 · Правила записи
Прописная W без точки
Обозначение образовано от фамилии, поэтому прописное, а название в тексте пишется со строчной: ватт, но W. Приставка кило — строчной буквой, мега и гига — прописными. Русское обозначение — Вт.
Третий пример путает мощность с энергией: израсходовать можно киловатт-часы, а киловатт — это скорость расхода. Ватт-час пишется через точку умножения и с пробелом от числа. Лошадиные силы в технической документации не рекомендуются, но в паспорте транспортного средства сохраняются: налог во многих странах считают именно по ним, и в свидетельстве стоят обе цифры.
06 · Соседние единицы
Джоуль, поделённый на секунду, даёт ватт; ватт, помноженный на час, возвращает энергию. Вольт-ампер — та же размерность, но другая величина.
В соседних паспортах Simetrium: джоуль как энергия и киловатт-час как её бытовая единица, вольт-ампер и вар для мощности переменного тока, лошадиная сила для техники и люмен — световой поток, который часто путают с электрической мощностью лампы.
07 · Исторический раздел
Как машину научились сравнивать с лошадью
Джеймсу Уатту нужно было объяснить покупателям, скольких лошадей заменит его машина. Он замерил работу лошадей у ворота и назначил лошадиную силу — тридцать три тысячи фут-фунтов в минуту, с запасом в пользу покупателя.
Континентальная Европа перевела ту же идею в свои единицы: семьдесят пять килограмм-метров в секунду. Число вышло другим, а название прежним, и с тех пор в характеристиках моторов сосуществуют две лошадиные силы.
Международный конгресс электриков закрепил ватт для электрической мощности, назвав его в честь Уатта. Так изобретатель паровой машины дал имя единице, которой меряют лампочки и трансформаторы.
Покупатель десятилетиями выбирал лампу по ваттам, привыкнув, что шестьдесят — это привычная яркость. Со светодиодами связь распалась: тот же свет даёт восемь ватт, и на упаковке пришлось печатать люмены.
Ватт стал единицей, через которую определён килограмм
Мощность долго считалась величиной сугубо прикладной, пока не оказалась в основании метрологии массы. Ватт-весы, придуманные Брайаном Кибблом в семьдесят пятом году, уравновешивают вес гири силой, действующей на катушку в магнитном поле, и в двух режимах измерений сравнивают механическую мощность с электрической. Электрическая при этом выражается через квантовые эффекты Джозефсона и Холла, то есть через постоянную Планка. После пересмотра системы в две тысячи девятнадцатом году постоянную зафиксировали числом, и весы стали работать в обратную сторону: не измеряют килограмм, а воспроизводят его. Название прибора сменили на весы Киббла, но принцип остался прежним — равенство двух мощностей, механической и электрической, выраженных в одних и тех же ваттах.
Каталог · единицы измерения
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц СИ, двадцать две производные с собственными именами и внесистемные единицы, без которых не обходится ни техника, ни быт. Каждая — отдельный лист: определение, пересчёт, приборы, правила записи. На 14 языках.
Производные СИ с собственным именем
открыт паспорт ваттаБазовые единицы СИ
терракотой — килограмм, метр и секунда, из которых сложен ваттВнесистемные единицы
терракотой — единицы мощности и энергииЯзык паспорта
14 языков. Обозначение W международное, а вот привычная мера мощности мотора разная: метрические лошадиные силы в Европе, британские в США, киловатты в документах.