Wati
Kipimo kitokanacho cha SI · kiasi: uwezo, mtiririko wa nishati
01 · Ufafanuzi
Uwezo ambao kwa kila sekunde hutumia juli moja ya nishati. Si kiasi bali mwendo: wati hujibu swali «kwa haraka kiasi gani», si «kiasi gani».
Tofauti kati ya wati na wati saa ndiyo mkanganyiko unaotokea zaidi katika nishati ya nyumbani. Birika la wati elfu mbili haliwezi «kuhifadhi» nishati, bali hutumia kwa kasi fulani; kiasi kilichotumika mita itakionyesha kwa kilowati saa. Kazi ile ile inaweza kufanywa haraka kwa uwezo mkubwa au polepole kwa uwezo mdogo: lita moja ya maji huchemshwa na birika kwa dakika tatu na kizamishi dhaifu kwa nusu saa, na nishati inayotumika ni ile ile. Hapo hutokea kanuni: uwezo huamua muda, nishati huamua bili.
Uwezo wa kifaa husema nishati inatiririka kwa kasi gani; mita huhesabu kiasi kilichoingia. Ndiyo maana taa ya led ya wati nane na taa ya uzi ya wati sitini huangaza sawasawa, lakini baada ya mwezi hutoa namba tofauti kwenye bili. Kwa sababu hiyo hiyo ujazo wa betri huandikwa kwa wati saa, si kwa wati: betri huhifadhi kiasi, na huitoa kwa kasi ile ambayo mzigo unaomba.
02 · Kubadilisha
Wati, nguvu farasi, kalori kwa saa
Nguvu farasi ni mbili: ile ya kimetriki ya wati mia saba thelathini na tano nukta tano na ile ya Kiingereza ya wati mia saba arobaini na sita. Tofauti ni karibu asilimia moja na nusu, na katika maelezo ya magari inaonekana.
James Watt aliupata mkokotoo wa nguvu farasi kwa kuwatazama farasi katika kiwanda cha bia: alikubali kuwa farasi huinua paundi elfu thelathini na tatu kwa futi moja ndani ya dakika, na aliuza mashine za mvuke kwa kuzilinganisha na namba hiyo. Kipimo kilikuwa cha ukarimu — farasi halisi hawezi kustahimili kiasi hicho kwa muda mrefu. Nguvu farasi ya kimetriki ilitokea baadaye kama kilogramu mita sabini na tano kwa sekunde na hailingani na ile ya Kiingereza.
| Kipimo | Jina | Thamani | Inapopatikana |
|---|---|---|---|
| W | wati, kipimo cha SI | 1 | matumizi ya nyumbani na ya sayansi |
| kW | kilowati | 0.001 | injini, upashaji joto |
| MW | megawati | 1·10⁻⁶ | viwanda, mitambo ya umeme |
| GW | gigawati | 1·10⁻⁹ | vitengo vya kuzalisha, gridi |
| mW | miliwati | 1000 | elektroniki, leza |
| J/s | juli kwa sekunde | 1 | ni sawa na wati |
| nguvu farasi | nguvu farasi ya kimetriki | 0.0014 | kadi za magari barani Ulaya |
| hp | nguvu farasi ya Kiingereza | 0.0013 | teknolojia ya nchi zinazozungumza Kiingereza |
| kcal/h | kilokalori kwa saa | 0.8598 | uwezo wa joto wa mitambo ya maji |
| BTU/h | kipimo cha joto cha Uingereza kwa saa | 3.41 | viyoyozi na hita |
| kgf·m/s | kilogramu nguvu mita kwa sekunde | 0.102 | hesabu za zamani za kimitambo |
| erg/s | ergi kwa sekunde, mfumo wa CGS | 1·10⁷ | astrofizikia, mng’ao |
Juli kwa sekunde na wati ni kitu kimoja. Mkondo umehesabiwa kwa mzigo wa ukinzani wenye kizidishi cha uwezo sawa na moja; kwa injini na vifaa vya umeme vya kubadilisha utakuwa mkubwa zaidi
03 · Madaraja ya ukubwa
kutoka saa ya mkononi hadi mng’ao wa JuaWati moja — chaja iliyoachwa ikisubiri
04 · Vifaa vya kupima
Uwezo hupimwa kwa nini
Kifaa cha kielektrodainamiki huzidisha mkondo na msongo kwa njia ya mitambo: koili moja huwekwa kwenye mkato wa mzunguko, nyingine sambamba na mzigo. Kishale huonyesha mara moja uwezo halisi na huhesabu tofauti ya awamu bila marekebisho yoyote.
Injini hupewa mzigo kwa breki, mzunguko wa shafti na kasi ya kuzunguka hupimwa na kuzidishwa — na uwezo hutokea. Ndivyo hasa namba za kadi ya gari zinavyopatikana; kwenye kipima cha viringo hasara za mfumo wa kusukuma huongezwa, na matokeo hushuka chini ya thamani ya kiwandani.
Nguzo ya joto yenye uso uliotiwa weusi hufyonza mwale wote na kutoa msongo unaolingana na mtiririko wa joto. Upeo huanzia miliwati za leza ya maabara hadi kilowati za ukataji wa viwandani.
Chini ya kuba la kioo nguzo ya joto hulinganisha kupata joto kwa kibao cheusi na cheupe na hutoa msongamano wa mtiririko kwa wati kwa mita mraba. Adhuhuri iliyo wazi kifaa huonyesha karibu elfu — na hicho ndicho kikomo cha kila paneli ya jua iliyo chini yake.
05 · Kanuni za kuandika
W kubwa, bila nukta
Alama imetokana na jina la ukoo, ndiyo maana ni herufi kubwa, ilhali jina katika maandishi huandikwa kwa herufi ndogo: wati, lakini W. Kiambishi kilo kwa herufi ndogo, mega na giga kwa kubwa. Alama ya Kirusi ni Вт.
Mfano wa tatu huchanganya uwezo na nishati: kinachotumika ni kilowati saa, ilhali kilowati ni kasi ya matumizi. Wati saa huandikwa kwa nukta ya kuzidisha na kwa nafasi baada ya namba. Nguvu farasi hazishauriwi katika hati za kiufundi, lakini hubaki katika kadi ya gari: katika nchi nyingi kodi huhesabiwa kwa kuzitumia, na katika hati namba zote mbili huonekana.
06 · Vipimo jirani
Juli ikigawanywa kwa sekunde hutoa wati; wati ikizidishwa kwa saa hurudisha nishati. Volti ampea ina kipimo kilekile lakini ni kiasi kingine.
Katika karatasi jirani za Simetrium: juli kama nishati, na kilowati saa kama kipimo chake cha kila siku, volti ampea na var kwa uwezo wa mkondo wa kupishana, nguvu farasi kwa uhandisi, na lumeni — mtiririko wa mwanga, ambao mara nyingi huchanganywa na uwezo wa umeme wa taa.
07 · Sehemu ya kihistoria
Jinsi walivyojifunza kulinganisha mashine na farasi
James Watt ilimbidi awaeleze wanunuzi mashine yake itachukua nafasi ya farasi wangapi. Alipima kazi ya farasi kwenye kinu na kuweka nguvu farasi kuwa futi paundi elfu thelathini na tatu kwa dakika, akiacha nafasi ya ziada kwa manufaa ya mnunuzi.
Ulaya bara ilihamisha wazo lilelile katika vipimo vyake: kilogramu mita sabini na tano kwa sekunde. Namba ikawa nyingine, jina likabaki lilelile, na tangu hapo katika maelezo ya injini nguvu farasi mbili huishi pamoja.
Kongamano la Kimataifa la Wanaumeme lilithibitisha wati kwa uwezo wa umeme, likaipa jina la Watt. Hivyo mvumbuzi wa mashine ya mvuke alilipa jina lake kipimo kinachotumika kupima taa na vibadilishaji umeme.
Kwa miongo mingi mnunuzi alichagua taa kwa kuangalia wati, akizoea kwamba sitini humaanisha mwangaza anaoujua. Kwa kuja kwa led uhusiano huo ulivunjika: mwanga uleule hutolewa na wati nane, na kwenye kibweta ilibidi kuchapisha lumeni.
Wati ikawa kipimo ambacho kwacho kilogramu hufafanuliwa
Uwezo ulihesabiwa kwa muda mrefu kuwa kiasi cha matumizi tu, hadi ulipojikuta katika msingi wa upimaji wa uzito. Mizani ya wati, ambayo Bryan Kibble aliibuni mwaka wa sabini na tano, hulinganisha uzito wa kipimo na nguvu inayotenda kwenye koili iliyomo katika uwanja wa sumaku, na katika hali mbili za kupima hulinganisha uwezo wa kimitambo na ule wa umeme. Ule wa umeme huelezwa kupitia athari za kwantamu za Josephson na Hall, yaani kupitia kipimo kisichobadilika cha Planck. Baada ya mfumo kupitiwa upya mwaka elfu mbili na kumi na tisa, kipimo hicho kiliwekwa kama namba, na mizani ikaanza kufanya kazi kinyume: haipimi tena kilogramu bali huitengeneza. Jina la kifaa likabadilishwa kuwa mizani ya Kibble, lakini kanuni ikabaki ileile — usawa wa uwezo mbili, wa kimitambo na wa umeme, ulioelezwa kwa wati zilezile.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, vipimo ishirini na viwili vitokanavyo vyenye majina yake, na vipimo vya nje ya mfumo ambavyo bila hivyo ufundi wala maisha ya kila siku havipiti. Kila kimoja kina ukurasa wake: ufafanuzi, kubadilisha, vifaa, kanuni za kuandika. Katika lugha 36.
Vipimo vitokanavyo vya SI vyenye jina lake
karatasi ya wati imefunguliwaVipimo vya msingi vya SI
kwa rangi ya udongo — kilogramu, mita na sekunde, ambavyo wati imeundwa navyoVipimo vilivyo nje ya SI
kwa rangi ya udongo — vipimo vya uwezo na vya nishatiLugha ya karatasi
Lugha 36. Alama W ni ya kimataifa, lakini kipimo cha kawaida cha uwezo wa injini hutofautiana: nguvu farasi za kimetriki barani Ulaya, za Kiingereza Marekani, kilowati katika hati.