Hii ni sehemu ya mbele ya mita ya uingizaji, ya aina ambayo bado imening'inia kwenye ngazi za majengo mengi. Upande wa kushoto huzunguka diski ya alumini, na alama nyekundu juu yake hupita mbele ya kidirisha tena na tena — mizunguko mia sita hufanya kilowati saa moja. Chini ya diski mistari miwili ya bluu hupiga: huo ni mkondo wa mzigo unaozungusha diski. Upande wa kulia kipo kihesabu cha roli, ambacho dirisha lake la mwisho ni jekundu kama katika kila mita inayohesabu sehemu za kumi, na tarakimu ndani yake huviringika hadi inayofuata. Chini ya kihesabu kuna utepe: ujazo mwekundu hupita juu yake kutoka kushoto kwenda kulia hadi alama 1.00 — kiasi kinachokusanyika kwa saa moja ikiwa mzigo ni kilowati moja kamili. Herufi kubwa za kulia ndizo alama, ile ile katika lugha zote, na chini yake imeandikwa kilowati saa ni kiasi gani katika vipimo vya SI.
Nishati · nyumbani, bei na sekta ya umeme
Kilowati saa
Kipimo mchanganyiko nje ya SI · kiasi: nishati · 1 kWh ni 3.6 MJ kamili
Juli tunaijua kutoka kwenye kitabu cha shule, na kilowati saa kutoka kwenye bili, na ndiyo sababu ni kipimo maarufu zaidi kisicho sehemu ya Mfumo wa Kimataifa wa Vipimo. Kimejengwa kwa urahisi kadiri inavyowezekana: chukua nguvu kwa kilowati, zidisha kwa muda kwa saa — hiyo ndiyo hesabu yote. Urahisi huo ndio uliokifanya kuwa lugha ya kila siku ya nishati: muuzaji wa umeme hakuhitaji kuuza nishati dhahania, bali kazi ya vifaa kwa muda, akachagua kipimo ambacho sehemu zake zote mbili zinaonekana kwa macho.
Kwa mtazamo wa sayansi ya vipimo ni jambo la ajabu: kipimo mchanganyiko kilichotengenezwa kwa kiambishi cha SI, wati ya SI na saa iliyo nje ya SI, ambacho Kamati ya Kimataifa ya Uzani na Vipimo inakivumilia lakini haikiingizi katika SI. Hata hivyo ubadilishaji ni sahihi hadi tarakimu ya mwisho, kwa sababu saa ina sekunde elfu tatu mia sita kamili, kwa hiyo kilowati saa ni megajuli tatu nukta sita kamili, bila kukadiria kokote.
Kipimo hiki hakiishi kwenye bili tu. Uwezo wa betri za kuvuta hutolewa kwa kilowati saa, uzalishaji wa vituo vya umeme kwa megawati saa na terawati saa, matumizi ya nchi nzima kwa petawati saa, na katika ngazi zote hizi urahisi ule ule unabaki: namba inasema mara moja kwa muda gani na kwa nguvu gani unaweza kufanya kazi. Mkanganyiko mkubwa wa kila siku hutokea pale ambapo sehemu huandikwa badala ya zao: «kW/h» katika tangazo la hita haimaanishi nishati wala nguvu, bali haimaanishi chochote.
Alama ni kWh: kiambishi «k» kwa herufi ndogo, «W» kubwa, «h» ndogo. Nukta ya kuzidisha katika umbo kamili kW·h inaweza kuachwa, lakini kamwe haibadilishwi na mstari wa mshazari — nukta huonyesha zao, mstari huonyesha hisa. «h» haipati nukta, kwa sababu ni alama ya kipimo, si kifupisho cha neno. Kwa jina kamili, kipimo huitwa kilowati saa.
Kilowati saa ni nishati, kilowati ni nguvu, na kimoja hakiwezi kuchukua nafasi ya kingine: hita ina nguvu ya kilowati mbili na kwa jioni moja hutumia kilowati saa nane. «kW/h» haipo kabisa: kugawanya nguvu kwa muda kungetoa kasi ya mabadiliko ya nguvu, kiasi kisicho na maana nyumbani. Na ampea saa ni kitu kingine tena: huhesabu chaji, si nishati, na huwa wati saa tu baada ya kuzidishwa kwa volteji.
01 · Ufafanuzi
nguvu mara mudaKilowati saa ni nishati ambayo chanzo chenye nguvu ya kilowati moja hutoa au huchukua kwa saa moja ya kazi bila kukatizwa. Kwa kuwa saa ina sekunde elfu tatu mia sita na wati ni juli kwa sekunde, kilowati saa ni sawa na megajuli tatu nukta sita — usawa kamili, si makadirio.
Jambo muhimu ni kwamba zao la nguvu na muda linaweza kutengenezwa kwa njia zisizo na idadi, na zote hutoa nishati ile ile. Birika la umeme la kilowati mbili kwa nusu saa, mashine ya kufulia ya nusu kilowati kwa saa mbili na jokofu la wati arobaini kwa siku nzima hutumia kilowati saa ile ile, ingawa zinahisika tofauti kabisa: la kwanza hunguruma na kuchemsha, la tatu hunong'ona kimya na hakuna anayeligundua. Mita haijali hisia hizi — inajumlisha mazao.
Hapo ndipo ilipo thamani kuu ya kivitendo ya kipimo: hujibu maswali mawili kwa mpigo mmoja. Ukijua nishati na nguvu, unapata muda wa kazi — betri ya kilowati saa sitini hudumu saa nne kwa matumizi ya kilowati kumi na tano; ukijua nishati na muda, unapata nguvu — kilowati saa mia mbili na hamsini kwa mwezi zinamaanisha kwa wastani zaidi kidogo ya wati mia tatu na arobaini mchana na usiku.
Kwa usahihi zaidi, mita haipimi zao bali kiunganishi: nguvu katika nyumba hubadilika kila dakika, na kifaa huendelea kujumlisha ongezeko lake bila kukoma. Mita ya uingizaji hufanya hivyo kimakanika — diski huzunguka kwa kasi zaidi kadiri nguvu inavyokuwa kubwa, na idadi ya mizunguko ndiyo nishati iliyokusanyika —, ilhali ya kielektroniki huhesabu mipigo. Hata hivyo zote mbili hutoa namba ile ile, ambayo kisha huzidishwa kwa bei.
Birika na jokofu katika mraba mmoja
Tukio limechorwa kama kipimo kilivyojengwa: kwa mlalo hupita muda, kwa wima nguvu, na mstatili mwekundu kati yao ndio nishati. Gridi ya kijivu imegawanywa katika miraba ya kilowati saa moja kamili, kwa hiyo nishati inaweza kuhesabiwa kwa macho tu: miraba mingapi mstatili unafunika, ndizo kilowati saa ngapi zimekusanyika. Kwa kusogeza vitelezi ni rahisi kupata eneo lile lile kutoka maumbo tofauti kabisa — refu na jembamba kama birika, au fupi na refu kwa upana kama jokofu —, na mita haiwezi kuyatofautisha. Mstari wa vitone huonyesha kiwango cha kilowati saa moja, na vitufe vinne huweka mistatili ya vifaa halisi, ili kuwe na cha kulinganisha.
02 · Kubadilisha
vipimo vya nishati · bili · nguvu na mudaKutoka bili hadi juli na kurudi
Mabadiliko yote hapa ni kamili: saa ni sekunde elfu tatu mia sita kamili na kiambishi «kilo» ni elfu moja kamili, kwa hiyo hakuna ukadiriaji wowote katika mnyororo. Ni vipimo vile tu vinavyofafanuliwa vyenyewe kupitia thamani ya joto ya mafuta ya marejeo ndivyo vya makadirio.
Kichupo cha pili hukokotoa bili ya umeme na nguvu ya wastani, cha tatu hufumbua mkanganyiko wa milele kati ya kilowati na kilowati saa.
Tani ya makaa sawia na tani ya mafuta sawia ni vipimo vya makubaliano: vimewekwa kwa kilokalori elfu saba na elfu kumi kwa kilogramu mtawalia, ilhali makaa au mafuta halisi hutoa wakati mwingine zaidi, wakati mwingine kidogo. Kwa hiyo ubadilishaji kupitia kwavyo unafaa kwa ripoti na mipango, si kwa kukokotoa tanuri fulani.
| Kiasi | Thamani | Maelezo |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Vifaa vya kupima
diski · mipigo · koleo · uhakikiMazao hujumlishwa kwa nini
Mita yenye diski ya alumini
Koili mbili — moja ya mkondo na moja ya volteji — huleta mikondo ya kizunguzungu katika diski ya alumini, na diski huzunguka kwa kasi inayolingana na nguvu; sumaku ya kudumu kando yake hufanya kazi ya breki, hivyo kasi inakuwa sawia kamili, si ya kiholela. Kuanzia hapo ni makanika tupu: mizunguko hujumlishwa na kihesabu, na kwenye bamba imeandikwa mizunguko mingapi hufanya kilowati saa moja. Kifaa huchukua kiunganishi cha nguvu kwa muda bila kipengele chochote cha kukokotoa ndani yake, na hilo ndilo linalokifanya kiwe kizuri.
Mita ya kielektroniki yenye kitoleo cha mipigo
Kifaa cha kisasa huzidisha thamani za papo hapo za volteji na mkondo mara elfu moja kwa sekunde, hujumlisha matokeo na kutoa mipigo nje: kwa kawaida mipigo elfu moja kwa kilowati saa, namba ambayo pia imechapishwa kwenye kasha. Kitoleo cha namna hii ni rahisi kwa uhakiki na kwa mifumo ya nyumba janja — inatosha kuhesabu mipigo ya dakika moja ili kujua nguvu ya papo hapo. Aidha mita huweza kile ambacho diski haikuweza: kugawa nishati kwa vipindi vya muda, kuhifadhi mikunjo ya mzigo na kutuma usomaji kupitia laini.
Koleo la mkondo, wattimita na saa ya kupima muda
Inapohitajika matumizi ya kifaa kimoja, si ya nyumba nzima, hufuatwa ufafanuzi: hupimwa nguvu na kuzidishwa kwa muda. Koleo hushika mkondo bila kukata waya, wattimita huzingatia kipengele cha nguvu — bila hicho pampu au taa ya LED zingetoa matokeo yaliyotiwa chumvi —, kisha inahitajika saa ya kupima muda tu. Njia hii inafaa vifaa vyenye mzigo usiobadilika na haifai vile vinavyofanya kazi kwa mizunguko: jokofu lingehitaji kuangaliwa siku nzima, na hapo mita ya soketi ni rahisi zaidi.
Meza ya uhakiki yenye mita ya rejea
Mita ya nyumbani huhakikiwa kwa kulinganisha: nishati ile ile hupitishwa ndani yake na ndani ya kifaa cha rejea kwa mikondo tofauti — kuanzia asilimia chache za mkondo wa kawaida hadi mzigo kamili —, na katika kila hatua mkengeuko husomwa. Lazima ubaki ndani ya uvumilivu wa daraja la usahihi, kwa kawaida asilimia moja au mbili, na cha kushangaza ni kwamba kwa kifaa jambo gumu zaidi ni mikondo midogo kabisa, ambapo nguvu ya kuzungusha diski ni ndogo lakini msuguano bado upo. Ndiyo sababu mita za zamani mara nyingi hupunguza hesabu ya matumizi ya hali ya kusubiri kuliko kukuza usomaji.
05 · Kanuni za kuandika
nukta ya kuzidisha, kiambishi, herufi kubwaNukta, si sehemu
Kipimo ni mchanganyiko, kwa hiyo uandishi wake wote unategemea kuzidisha kati ya sehemu. Kiambishi hushikamana na wati tu, saa hubaki bila kiambishi, na ukubwa wa herufi ni ule wa kawaida: kiambishi «k» kidogo, wati kubwa, saa ndogo.
Kosa la kwanza ndilo la kawaida zaidi: mstari wa sehemu hugeuza zao kuwa hisa, na uandishi haumaanishi chochote tena. La pili na la tano huchanganya nishati na nguvu pande zote mbili — nguvu ya hita hutolewa kwa kilowati, akiba ya betri kwa kilowati saa. La tatu huacha saa kabisa, na badala ya matumizi hutoka nguvu, tena isiyoaminika: kilowati mia mbili na hamsini ni muunganisho wa kiwanda kidogo. La nne huvunja ukubwa wa herufi: «K» kubwa ingemaanisha kelvini, «H» kubwa henri.
06 · Vipimo jirani
juli · wati · ampea saaKilowati saa ina ndugu watatu wa karibu, na ndio hasa inaochanganywa nao: juli ni kiasi kile kile katika vipimo vya SI, wati ni kigawo kimoja, na ampea saa ni kipimo mchanganyiko kinachofanana kwa sura, lakini cha chaji.
Kipimo cha nishati cha Mfumo wa Kimataifa. Kilowati saa moja ina megajuli tatu nukta sita kamili, kwa hiyo kuhama kati yao ni kuzidisha rahisi bila kupoteza usahihi.
Kigawo kinachochanganywa zaidi na zao. Wati hujibu «kwa kasi gani», kilowati saa hujibu «kiasi gani kwa jumla»; cha kwanza kimechapishwa kwenye bamba la kifaa, cha pili huja na bili.
Imejengwa kwa mtindo ule ule na kwa hiyo inadanganya: haihesabu nishati bali chaji, na huwa wati saa tu baada ya kuzidishwa kwa volteji. Ndiyo sababu ni upuuzi kulinganisha betri mbili kwa ampea saa ikiwa volteji zao zinatofautiana.
Miongoni mwa kadi za Simetrium husimama kando kwa kando juli, wati, ampea saa na tani ya makaa sawia — hesabu yote ya bili ya nishati hujengwa kutoka kwazo.
07 · Sehemu ya kihistoria
kumbukumbu · 1882 → 1889 → 1960 → leoJinsi muuzaji wa umeme alivyobuni kipimo
{title}
{text}
Umbo jekundu ni birika la kilowati mbili lililofanya kazi dakika thelathini na sita; la bluu ni pampu ya wati mia nne na hamsini iliyofanya kazi saa mbili na dakika arobaini. Maeneo ni sawa, na katika hali zote mbili mita itaonyesha ongezeko lile lile la kilowati saa moja nukta mbili. Miraba ya gridi ina thamani ya sehemu ya kumi ya kilowati saa, kwa hiyo nishati inaonekana moja kwa moja katika miraba, si katika maelezo, na uwazi huo ndio umekiweka kipimo katika matumizi ya kila siku kwa karne moja na nusu.
Kwa nini juli haikuwahi kuchukua nafasi yake
Kamati ya Kimataifa ya Uzani na Vipimo huhesabu kilowati saa miongoni mwa vipimo visivyo sehemu ya mfumo lakini matumizi yake yanaruhusiwa, na hueleza hivyo kama ilivyo hasa: kipimo kimeota mizizi mirefu mno katika maisha ya kiuchumi kiasi kwamba hakiwezi kufutwa. Kwa karne moja na nusu bei, mikataba, takwimu za kitaifa na nyaraka za kiufundi zimejengwa juu yake, na kukibadilisha kungegharimu zaidi ya mpangilio wowote wa vipimo, bila kumpa mtu yeyote chochote.
Wala si hali ya kuzoea tu. Kilowati saa ni rahisi hasa kwa sababu vigawo vyote viwili vinaonekana ndani yake: dereva anaposoma kwamba betri ina kilowati saa sitini, mara moja anahesabu kwamba kwa matumizi ya kilowati kumi na tano itamtosha saa nne za safari, ilhali megajuli mia mbili na kumi na sita hazimwambii chochote. Kipimo kinachohifadhi ndani yake muundo wa hesabu humtumikia binadamu vizuri zaidi kuliko kile kilicho nadhifu zaidi kwa umbo.
Sayansi ya vipimo nayo hunufaika. Kwa kuwa saa imefafanuliwa kwa usahihi, ubadilishaji hauleti kosa lolote, na hesabu mchanganyiko — mita kwa kilowati saa, uhandisi wa joto kwa megajuli — hutoka bila baki. Hivyo ndivyo kipimo mchanganyiko maarufu zaidi, kilichotengenezwa kwa kiambishi cha SI, wati ya SI na saa iliyo nje ya SI, kinavyoishi kwa amani: hakigombani na mfumo, ni rahisi zaidi tu katika mazungumzo na mtumiaji.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, ishirini na viwili vinavyotokana vyenye majina yao, na vipimo vya nje ya mfumo ambavyo bila vyake wala teknolojia wala kalenda visingefanya kazi.
Nishati, nguvu na bili
karatasi iliyofunguliwa imeangaziwaVipimo vya msingi vya SI
zilizoangaziwa ni zile ambazo kilowati saa imejengwa kwazoVifaa vya nyumbani
nishati, pesa na megajuli zilizokokotolewa na kadi| Kifaa | uwezo | muda | kwa kila matumizi | kwa mwezi | MJ kwa mwezi | kwa bei | Maelezo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {p} | {t} | {once} | {month} | {mj} | {cost} | {note} |
Safu zote isipokuwa tatu za kwanza zimekokotolewa kutokana na nguvu na muda, na jedwali linaonyesha waziwazi jambo ambalo kwa kawaida hushangaza: birika lenye zaidi kidogo ya kilowati mbili hutumia kwa mwezi chini ya jokofu la wati arobaini na tano, kwa sababu la kwanza hufanya kazi kwa dakika na la pili kwa saa zote mia saba na thelathini. Hivyo ndivyo kipimo kinavyosema: jambo muhimu si nguvu ya kifaa, bali ni eneo kinachofunika katika bapa la «nguvu — muda».