Ватт - Watt

Эта статья про единицу мощности. Для использования в других целях см. Ватт (значения).
ватт
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаМощность
СимволW
Названный в честьДжеймс Ватт
Конверсии
1 Вт в ...... равно ...
   Базовые единицы СИ   кг ⋅м2⋅s−3
   Единицы CGS   1×107 эрг ⋅s−1

В ватт (символ: W) является единицей мощность. в Международная система единиц (SI) он определяется как производная единица из 1 джоуль на второй,[1] и привык к количественно оценить скорость передача энергии. В Базовые единицы СИ, ватт описывается как кг⋅м2⋅s−3.[2] Ватт назван в честь Джеймс Ватт, шотландский изобретатель 18 века.

Примеры

Когда объект скорость держится на одном уровне метр в секунду против постоянной противостоящей силы одного ньютон, скорость, с которой Работа сделано - один ватт.

С точки зрения электромагнетизм, один ватт - это скорость, при которой электромонтажные работы выполняется при токе одного ампер (A) протекает через электрическую разность потенциалов одного вольт (V), что означает, что ватт эквивалентен вольт-ампер (последняя единица измерения, однако, используется для величины, отличной от реальной мощности электрической цепи).

Два дополнительных преобразование единиц для ватта можно найти, используя приведенное выше уравнение и Закон Ома.

где ом () это Производная единица СИ из электрическое сопротивление.

  • Человек массой 100 килограммов, поднимающийся по трехметровой лестнице за пять секунд, выполняет работу с мощностью около 600 ватт. Умноженное на массу ускорение из-за сила тяжести умножить на высоту, разделенную на время, необходимое для подъема объекта на заданную высоту, дает скорость выполнения работы или мощность.[я]
  • Рабочий в течение восьмичасового рабочего дня может выдерживать среднюю мощность около 75 Вт; более высокие уровни мощности могут быть достигнуты в короткие интервалы и спортсменами.[3]

Происхождение и принятие в качестве единицы СИ

Ватт назван в честь шотландского изобретателя. Джеймс Ватт.[4] Это название единицы было первоначально предложено К. Уильям Сименс в августе 1882 года в Послании президента пятьдесят второму съезду Британская ассоциация развития науки.[5] Отмечая, что единицы в практическая система единиц были названы в честь ведущих физиков, Сименс предложил ватт может быть подходящим названием для единицы мощности.[6] Компания Siemens последовательно определила устройство в рамках существовавшего на тот момент система практических единиц как «мощность, передаваемая током ампера через разность потенциалов вольт».[7]

В октябре 1908 года на Международной конференции по электрическим единицам и стандартам в Лондоне,[8] для практических электрических единиц были установлены так называемые «международные» определения.[9] Определение Сименса было принято как «международный» ватт. (Также используется: 1 А2 × 1 Ом.)[4] Ватт был определен равным 107 единиц мощности в «практической системе» единиц.[9] В "международные единицы" доминировали с 1909 по 1948 год. Генеральная конференция по мерам и весам в 1948 году «международный» ватт был переопределен с практических единиц на абсолютные (то есть с использованием только длины, массы и времени). Конкретно это означало, что 1 ватт теперь определялся как количество энергии, передаваемое за единицу времени, а именно 1 Дж / с. В этом новом определении 1 «абсолютный» ватт = 1.00019 «международный» ватт. В текстах, написанных до 1948 года, вероятно, используется «международный» ватт, что требует осторожности при сравнении числовых значений этого периода с ваттным значением после 1948 года.[4] В 1960 г. Генеральная конференция по мерам и весам принял "абсолютный" ватт в Международная система единиц (СИ) как единица мощности.[10]

Кратные

Дополнительные примеры величины кратных и дольных кратных ватт см. Порядки величины (мощности).
СИ, кратные ваттам (Вт)
ПодмножественныеКратные
ЦенностьСимвол SIимяЦенностьСимвол SIимя
10−1 WdWдециватт101 Wрассветдекааватт
10−2 WcWсантиватт102 WhWгектоватт
10−3 WмВтмилливатт103 WкВткиловатт
10−6 WмкВтмикроватт106 WМВтмегаватт
10−9 WnWнановатт109 WГВтгигаватт
10−12 WpWпиковатт1012 WTWтераватт
10−15 WfWфемтоватт1015 WPWпетаватт
10−18 WaWаттоватт1018 WEWэксаватт
10−21 WzWзептоватт1021 WZWзеттаватт
10−24 WyWйоктоватт1024 WYWйоттаватт
Общие кратные находятся в смелый лицо

Аттоватт

Аттоватт (Вт) равен одному квинтиллионный (10−18) ватта. Интенсивность звука в воде соответствует международному стандарту эталонного звукового давления 1 мкПа составляет примерно 0,65 Вт / м2.[11]

Фемтоватт

Фемтоватт (fW) равен одному квадриллионный (10−15) ватта. Технологически важные мощности, которые измеряются в фемтоваттах, обычно встречаются в ссылках на радио и радар приемники. Например, для получения значимых показателей производительности FM-тюнера для чувствительности, бесшумности и отношения сигнал / шум необходимо указать РЧ-энергию, подаваемую на антенный вход. Эти входные уровни часто указываются в дБф (децибелы ссылается на 1 фемтоватт). Это 0,2739 микровольт на нагрузке 75 Ом или 0,5477 микровольт на нагрузке 300 Ом; в спецификации учтено входное сопротивление ВЧ тюнера.

Picowatt

Пиковатт (пВт), не путать с гораздо большим петаватт (PW), равно одной триллионной (10−12) ватта. Технологически важные мощности, которые измеряются в пиковаттах, обычно используются в отношении радио- и радиолокационных приемников, акустики и в науке о радиоастрономия. Один пиковатт - это международное стандартное эталонное значение звуковая мощность когда это количество выражается как уровень в децибелы.[12]

Nanowatt

Нановатт (нВт) равен одной миллиардной (10−9) ватта. Важные мощности, которые измеряются в нановаттах, также обычно используются в отношении радиоприемников и радаров.

Микроватт

Микроватт (мкВт) равен одной миллионной (10−6) ватта. Важные значения мощности, которые измеряются в микроваттах, обычно указываются в медицинское оборудование такие системы, как ЭЭГ и ЭКГ, в широком спектре научных и инженерных инструментов, а также в отношении радиоприемников и радаров. Компактный солнечные батареи для таких устройств, как калькуляторы и часы, обычно измеряется в микроваттах.[13]

Милливатт

Милливатт (мВт) равен одной тысячной (10−3) ватта. Типичный лазерная указка выдает около пяти милливатт световой мощности, тогда как типичный слуховой аппарат для людей используется менее одного милливатта.[14] Аудиосигналы и другие уровни электронных сигналов часто измеряются в дБм, относительно одного милливатта.

Киловатт

"Киловатт" и "Киловатт" перенаправляются сюда. О месте в Соединенных Штатах см. Киловатт, Калифорния. Для музыканта Джеймса Уоттса см. КилоВаттс (музыкант).
"кВт" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. кВт (значения).

В киловатт (кВт) равно одной тысяче (103) Вт. Эта единица измерения обычно используется для выражения выходной мощности двигатели и мощность электродвигателей, инструментов, машин и нагревателей. Это также обычная единица, используемая для выражения электромагнитный выходная мощность радиовещания и телевидения передатчики.

Один киловатт примерно равен 1,34 Лошадиные силы. Небольшой электрический обогреватель с одним нагревательный элемент можно использовать 1,0 киловатт. Среднее потребление электроэнергии домохозяйством в США составляет около одного киловатта.[ii]

Площадь поверхности в один квадратный метр на Земле обычно получает около одного киловатта энергии. Солнечный лучик от солнца ( солнечное излучение ) (в ясный полдень, недалеко от экватора).[16]

Мегаватт

Мегаватт (МВт) равен одному миллиону (106) Вт. Многие события или машины производят или поддерживают преобразование энергии в таком масштабе, включая большие электродвигатели; большие военные корабли, такие как авианосцы, крейсеры и подводные лодки; большой серверные фермы или дата-центры; и некоторое научно-исследовательское оборудование, такое как суперколлайдеры, и импульсы на выходе очень больших лазеров. Большое жилое или коммерческое здание может потреблять несколько мегаватт электроэнергии и тепла. На железных дорогах современные мощные электровозы обычно имеют пиковую выходную мощность 5 или 6 МВт, а некоторые производят гораздо больше. В Евростар, например, потребляет более 12 МВт, тогда как тяжелые дизель-электрические локомотивы обычно производят / используют от 3 до 5 МВт. НАС. атомные электростанции имеют чистую летнюю мощность от 500 до 1300 МВт.[17]

Самое раннее упоминание мегаватта в Оксфордский словарь английского языка (OED) ссылка на 1900 г. Международный словарь английского языка Вебстера. OED также заявляет, что мегаватт появился в статье 28 ноября 1947 года в журнале. Наука (506:2).

Гигаватт

Гигаватт (ГВт) равен одному миллиарду (109) ватт или 1 гигаватт = 1000 мегаватт. Этот агрегат часто используется на крупных электростанциях или электрических сетях. Например, к концу 2010 г. ожидалось, что дефицит электроэнергии в китайской провинции Шаньси вырастет до 5–6 ГВт.[18] а установленная мощность ветроэнергетики в Германии - 25,8 ГВт.[19] Самый крупный отряд (из четырех) бельгийского Атомная электростанция Доэль имеет пиковую мощность 1,04 ГВт.[20] Преобразователи HVDC построены с номинальной мощностью до 2 ГВт.[21]

Тераватт

Тераватт (ТВ) равен одному триллиону (1012) Вт. Общая мощность, потребляемая людьми во всем мире, обычно измеряется в тераваттах. Самые мощные лазеры с середины 1960-х до середины 1990-х производили мощность в тераваттах, но только для наносекунда временные рамки. Средняя мощность удара молнии составляет 1 тераватт, но эти удары длятся всего 30. микросекунды.

Петаватт

Петаватт (ПВт) равен одному квадриллиону (1015) ватт и может вырабатываться нынешним поколением лазеров для масштабов времени порядка пикосекунд (10−12 с). Одним из таких лазеров является лазер Лоуренса Ливермора. Нова лазер, что позволило достичь выходной мощности 1,25 ПВт (1.25×1015 W) процессом, называемым усиление чирпированных импульсов. Длительность импульса составляла примерно 0,5пс (5×10−13 с), что дает общую энергию 600 Дж.[22] Другой пример - лазер для экспериментов с быстрым зажиганием (LFEX) в Институте лазерной техники (ILE), Осакский университет, что позволило достичь выходной мощности 2 ПВт в течение примерно 1пс.[23][24]

На основе среднего полное солнечное излучение[25] 1,366 кВт / м2общая мощность солнечного света, падающего на атмосферу Земли, оценивается в 174 ПВт.

Условные обозначения в электроэнергетике

в электроэнергетика, мегаватт электрический (МВт[26] или МВте[27]) по соглашению относится к электроэнергия производится генератором, а мегаватт тепловой или тепловой мегаватт[28] (МВт, МВтт, или MWth, МВтth) относится к тепловая мощность выпускается заводом. Например, Бальзамированная атомная электростанция в Аргентине использует реактор деления произвести 2109 МВтт (т.е. тепло), который создает пар для привода турбины, которая производит 648 МВте (то есть электричество). Другой Префиксы SI иногда используются, например гигаватт электрический (ГВте). В Международное бюро мер и весов, который поддерживает стандарт SI, гласит, что дополнительную информацию о количестве следует прикреплять не к символу единицы, а к символу количества (т. е. птепловой = 270 Вт, а не п = 270 Втth), поэтому эти единицы не являются СИ.[29] Согласно СИ энергетическая компания Ørsted A / S использует единицу мегаватта для выработки электроэнергии и эквивалентную единицу мегаджоуль в секунду для поставленной тепловой мощности в комбинированное производство тепла и электроэнергии станция, такая как Электростанция Аведёре.[30]

При описании переменный ток (AC) электричество, еще одно различие проводится между ваттом и вольт-ампер. Хотя эти единицы эквивалентны для простых резистивный схемы, они различаются, когда нагрузки показывают электрическое реактивное сопротивление.

Радиопередача

Основная статья: Эффективная излучаемая мощность

Радиостанция обычно сообщают мощность своих передатчиков в ваттах, ссылаясь на эффективная излучаемая мощность. Это относится к мощности, которую должна излучать полуволновая дипольная антенна, чтобы соответствовать интенсивности главного лепестка передатчика.

Различие между ваттами и ватт-часами

Условия мощность и энергия являются тесно связанными, но разными физическими величинами. Мощность - это скорость, с которой энергия генерируется или потребляется и, следовательно, измеряется в единицах (например, ваттах), которые представляют собой энергию. в единицу времени.

Например, если лампочка с номинальной мощностью 100W включается на один час, затрачено 100ватт-часы (Вт · ч), 0,1 киловатт-час, или 360кДж. Такое же количество энергии могло бы зажечь 40-ваттную лампочку на 2,5 часа или 50-ваттную лампочку на 2 часа.

Электростанции оцениваются в единицах мощности, обычно мегаваттах или гигаваттах (например, Плотина Три ущелья в Китае - около 22 гигаватт). Это отражает максимальную выходную мощность, которую он может достичь в любой момент времени. Однако годовая выработка энергии электростанцией будет регистрироваться в единицах энергии (не мощности), обычно гигаватт-часах. Производство или потребление основной энергии часто выражается как тераватт-часы на определенный период; часто календарный год или финансовый год. Один тераватт-час энергии равен устойчивой подаче электроэнергии в один тераватт в течение одного часа или примерно 114 мегаватт в течение одного года:

Выходная мощность = энергия / время
1 тераватт-час в год = 1 × 1012 Втч / (365 дней × 24 часа в сутки) ≈ 114 миллионов ватт,

что эквивалентно приблизительно 114 мегаватт постоянной выходной мощности.

В ватт в секунду единица энергии, равная джоуль. Один киловатт-час равен 3 600 000 ватт-секунд.

В то время как ватт в час существует в принципе (как единица измерения скорости изменения мощности во времени[iii]), неправильно называть ватт (или ватт-час) «ватт в час».[31]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Энергию при подъеме по лестнице дает mgh. Настройка м = 100 кг, г = 9,8 м / с2 и час = 3 м дает 2940 Дж. Деление этого на затраченное время (5 с) дает мощность 588 Вт.
  2. ^ Среднее потребление электроэнергии домохозяйством составляет 1,19 кВт в США и 0,53 кВт в Великобритании. В Индии он составляет 0,13 кВт (город) и 0,03 кВт (сельский район) - рассчитывается на основе данных в ГДж, указанных Накагами, Муракоши и Ивафуне.[15]
  3. ^ Ватт в час будет правильно относиться к скорость изменения используемой (или генерируемой) энергии. Ватт в час может быть полезен для характеристики поведения нарастания электростанции, или медленно реагирующая установка, где их мощность могла изменяться только медленно. Например, электростанция, которая изменяет свою выходную мощность с 1 МВт на 2 МВт за 15 минут, будет иметь скорость нарастания 4 МВт / ч.

использованная литература

  1. ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), Стр. 118, 144, ISBN  92-822-2213-6, в архиве (PDF) из оригинала на 2017-08-14
  2. ^ Йылдыз, И .; Лю, Ю. (2018). «Энергетические единицы, преобразования и размерный анализ». В Dincer, I. (ред.). Комплексные энергетические системы. Том 1: Основы энергетики. Эльзевир. С. 12–13. ISBN  9780128149256.
  3. ^ Аваллоне, Юджин А; и др., ред. (2007), Стандартный справочник Марка для инженеров-механиков (11-е изд.), Нью-Йорк: Мак-Гроу Хилл, стр. 9–4, ISBN  978-0-07-142867-5.
  4. ^ а б c Кляйн, Герберт Артур (1988) [1974]. Наука измерения: исторический обзор. Нью-Йорк: Дувр. п. 239. ISBN  9780486144979.
  5. ^ "Обращение К. Уильяма Сименса". Отчет о пятьдесят втором заседании Британской ассоциации содействия развитию науки. Лондон: Джон Мюррей. 1883. С. 1–33.
  6. ^ Сименс поддержал его предложение, заявив, что Ватт был первым, кто «имел четкое физическое представление о мощности и дал рациональный метод ее измерения». "Сименс, 1883, стр. 6"
  7. ^ «Сименс», 1883, с. 5 "
  8. ^ Танбридж, П. (1992). Лорд Кельвин: его влияние на электрические измерения и единицы измерения. Питер Перегринус: Лондон. п. 51. ISBN  0-86341-237-8.
  9. ^ а б «Единицы, физические». Британская энциклопедия. 27 (11-е изд.). 1911. с. 742.
  10. ^ «Постановление 12 11-го ГКБП (1960 г.)». Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Получено 9 апреля 2018.
  11. ^ Эйнсли, М.А. (2015). Век гидролокатора: планетная океанография, мониторинг подводного шума и терминология подводного звука. Акустика сегодня.
  12. ^ Морфей, К. (2001). Словарь по акустике.
  13. ^ «Пока, батареи: радиоволны как источник малой мощности», Нью-Йорк Таймс, 18 июля 2010 г., в архиве из оригинала от 21.03.2017.
  14. ^ Стецлер, Труды; Маготра, Нирадж; Гелаберт, Педро; Кастури, Прити; Бангалор, Шридеви. "Платформа разработки программируемых цифровых сигнальных процессоров с низким энергопотреблением в реальном времени для цифровых слуховых аппаратов". Даташит Архив. В архиве из оригинала 3 марта 2011 г.. Получено 8 февраля 2010.
  15. ^ Накагами, Хидетоши; Муракоши, Чихару; Ивафуне, Юмико (2008). Международное сравнение потребления энергии домохозяйствами и его показателя (PDF). Летнее исследование ACEEE по энергоэффективности в зданиях. Пасифик Гроув, Калифорния: Американский совет по энергоэффективной экономике. Рисунок 3. Потребление энергии домохозяйством по типу топлива. 8: 214–8: 224. В архиве (PDF) из оригинала от 9 января 2015 г.. Получено 14 февраля 2013.
  16. ^ Елена Пападопулу, Фотоэлектрические промышленные системы: экологический подход Springer 2011 ISBN  3642163017, стр.153
  17. ^ «Информационный дайджест за 2007–2008 годы, приложение А» (PDF). Комиссия по ядерному регулированию. 2007. В архиве (PDF) из оригинала 16 февраля 2008 г.. Получено 27 января 2008.
  18. ^ Бай, Джим; Чен, Айчжу (11 ноября 2010 г.). Льюис, Крис (ред.). «Китайская провинция Шаньси к концу года столкнется с нехваткой электроэнергии в 5–6 ГВт - бумага». Пекин: Рейтер.
  19. ^ "Не на моем пляже, пожалуйста". Экономист. 19 августа 2010 г. В архиве из оригинала от 24 августа 2010 г.
  20. ^ "Chiffres clés" [Ключевые цифры]. Электрабель. Кто мы: Ядерная (на французском). 2011. Архивировано с оригинал на 2011-07-10.
  21. ^ Davidson, CC; Preedy, RM; Цао, Дж; Чжоу, C; Фу Дж. (Октябрь 2010 г.), «Тиристорные клапаны сверхвысокой мощности для HVDC в развивающихся странах», 9-я Международная конференция по передаче электроэнергии постоянного и переменного тока, Лондон: ИЭПП.
  22. ^ «Переступая порог Петаватта». Ливермор, CA: Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. В архиве из оригинала 15 сентября 2012 г.. Получено 19 июн 2012.
  23. ^ Самый мощный в мире лазер: 2 000 триллионов ватт. Что это?, IFL Science, в архиве из оригинала от 22.08.2015.
  24. ^ Эврика оповещение (пресс-релиз), август 2015 г., в архиве из оригинала на 08.08.2015.
  25. ^ «Построение составного временного ряда полной солнечной радиации (TSI) с 1978 года по настоящее время». CH: PMODWRC. В архиве из оригинала от 22.08.2011. Получено 2005-10-05.
  26. ^ Роулетт, Расс. «Сколько? Словарь единиц измерения. M». Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл. В архиве из оригинала от 22.08.2011. Получено 2017-03-04.
  27. ^ Кливленд, CJ (2007). "Ватт". Энциклопедия Земли.
  28. ^ «Солнечная энергия росла рекордными темпами в 2008 году (отрывок из EERE Network News»). НАС: Министерство энергетики). 25 марта 2009 г. В архиве из оригинала 18 октября 2011 г.
  29. ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), С. 132, ISBN  92-822-2213-6, в архиве (PDF) из оригинала на 2017-08-14
  30. ^ Электростанция Аведёре (Avedøre værket)". DONG Energy. Архивировано из оригинал на 2014-03-17. Получено 2014-03-17.
  31. ^ «Выбор инвертора». Ветер и солнце Северной Аризоны. В архиве из оригинала 1 мая 2009 г.. Получено 27 марта 2009.

внешние ссылки