Ватт
| ватт | |
|---|---|
| Система единиц | И |
| Единица | власть |
| Символ | В |
| Названный в честь | Джеймс Ватт |
| Конверсии | |
| 1 Вт в... | ... равно ... |
| Базовые единицы СИ | 1 kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 |
| единицы СГС | 10 7 erg ⋅ s −1 |
| Английские инженерные подразделения | 0,7375621 фут⋅фунт-сила/с = 0,001341022 л.с. |
Ватт Вт (обозначение: ) — единица мощности или лучистого потока в Международной системе единиц (СИ) , равная 1 джоулю в секунду или 1 кг⋅м. 2 ⋅s −3 . [1] [2] [3] Он используется для количественной оценки скорости передачи энергии . Ватт назван в честь Джеймса Уатта XVIII века, (1736–1819), шотландского изобретателя , инженера-механика и химика который усовершенствовал двигатель Ньюкомена с помощью своей собственной паровой машины в 1776 году. Изобретение Уатта имело основополагающее значение для промышленной революции .
Обзор [ править ]
объекта Когда скорость поддерживается постоянной на уровне одного метра в секунду против постоянной противодействующей силы в один ньютон , скорость выполнения работы равна одному ватту.
С точки зрения электромагнетизма , один ватт — это скорость, с которой электрическая работа совершается , когда ток в один ампер (А) протекает через разность электрических потенциалов в один вольт (В), что означает, что ватт эквивалентен вольт-амперу ( последняя единица, однако, используется для измерения величины, отличной от реальной мощности электрической цепи).
Два дополнительных преобразования единиц измерения ватт можно найти с помощью приведенного выше уравнения и закона Ома .
Примеры [ править ]
- Человек массой 100 кг, поднимающийся по лестнице высотой 3 метра за 5 секунд, совершает работу мощностью около 600 Вт. Масса, умноженная на ускорение силы тяжести , умноженная на высоту, разделенная на время, необходимое для подъема объекта на заданную высоту, дает скорость выполнения работы или мощности . [я]
- Рабочий в течение восьмичасового рабочего дня может поддерживать среднюю мощность около 75 Вт; Более высокие уровни мощности могут быть достигнуты спортсменами на коротких интервалах. [4]
в качестве единицы СИ принятие Происхождение и
Ватт назван в честь шотландского изобретателя Джеймса Уатта . [5] Название единицы было предложено К. Уильямом Сименсом в августе 1882 года в обращении его президента к пятьдесят второму конгрессу Британской ассоциации содействия развитию науки . [6] Отметив, что единицы практической системы единиц были названы в честь ведущих физиков, Сименс предположил, что ватт может быть подходящим названием для единицы мощности. [7] Сименс определил единицу в существующей системе практических единиц как «мощность, передаваемую током в ампер через разность потенциалов в вольт». [8]
В октябре 1908 года на Международной конференции по электрическим единицам и стандартам в Лондоне [9] так называемые международные определения. для практических электрических единиц были установлены [10] Определение Сименса было принято как международный ватт. (Также используется: 1 А 2 × 1 Ом.) [5] Ватт был определен как равный 10 7 единицы мощности в практической системе единиц. [10] « Международные единицы» доминировали с 1909 по 1948 год. После 9-й Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году международный ватт был переопределен с практических единиц на абсолютные единицы (т.е. с использованием только длины, массы и времени). Конкретно это означало, что 1 ватт определялся как количество энергии, передаваемой в единицу времени, а именно 1 Дж/с. В этом новом определении 1 абсолютный ватт = 1,00019 международного ватта. В текстах, написанных до 1948 года, вероятно, будут использоваться международные ватты, что требует осторожности при сравнении числовых значений этого периода с ваттами после 1948 года. [5] В 1960 году 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла абсолютный ватт в Международную систему единиц (СИ) в качестве единицы мощности. [11]
Множители [ править ]
| Дробные | Множители | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Ценить | символ СИ | Имя | Ценить | символ СИ | Имя |
| 10 −1 В | дВ | дециватт | 10 1 В | да | декаватт |
| 10 −2 В | cW | сантиватты | 10 2 В | HW | гектоватт |
| 10 −3 В | мВт | милливатт | 10 3 В | кВт | киловатт |
| 10 −6 В | мкВт | микроватт | 10 6 В | МВт | мегаватт |
| 10 −9 В | северо-запад | нановатт | 10 9 В | ГВ | гигаватт |
| 10 −12 В | пВт | пиковатт | 10 12 В | ТВ | тераватт |
| 10 −15 В | fW | фемтоватт | 10 15 В | ПВ | петаватты |
| 10 −18 В | оу | аттоватт | 10 18 В | ВОН ТОТ | эксаватт |
| 10 −21 В | zW | зептоватт | 10 21 В | ЗВ | зеттаватт |
| 10 −24 В | yW | йоктоватт | 10 24 В | ЯВЛЯЕТСЯ | йоттаватт |
| 10 −27 В | rW | ронтоватт | 10 27 В | RW | Роннаватт |
| 10 −30 В | qW | квектоватт | 10 30 В | КВ | кветвататт |
| Общие кратные выделены жирным шрифтом | |||||
- Аттоватт
- Интенсивность звука в воде, соответствующая стандартному звуковому давлению международного стандарта 1 мкПа , составляет примерно 0,65 Вт/м. 2 . [12]
- Фемтоватт
- Мощность, измеряемая в фемтоваттах, обычно используется в радиоприемниках и радиолокационных приемниках. Например, значимые показатели производительности FM-тюнера по чувствительности, тишине и соотношению сигнал/шум требуют указания радиочастотной энергии, подаваемой на вход антенны. Эти входные уровни часто указываются в дБф ( децибелы , относящиеся к 1 фемтоватту). Это 0,2739 микровольт при нагрузке 75 Ом или 0,5477 микровольт при нагрузке 300 Ом; спецификация учитывает входное ВЧ-сопротивление тюнера.
- Пиковатт
- Мощность, измеряемая в пиковаттах, обычно используется в радио- и радиолокационных приемниках, акустике и в радиоастрономии . Один пиковатт — это международное стандартное эталонное значение звуковой мощности , если эта величина выражена в децибелах. [13]
- Нановатт
- Мощность, измеряемая в нановаттах, также обычно используется в радиоприемниках и радиолокационных приемниках.
- Микроватт
- Мощность, измеряемая в микроваттах, обычно указывается в медицинских приборных системах, таких как электроэнцефалограф (ЭЭГ) и электрокардиограф (ЭКГ), в широком спектре научных и технических приборов, а также применительно к радио- и радиолокационным приемникам. Компактные солнечные элементы для таких устройств, как калькуляторы и часы, обычно измеряются в микроваттах. [14]
- Милливатт
- Типичная лазерная указка излучает около пяти милливатт мощности света, тогда как типичный слуховой аппарат потребляет менее одного милливатт. [15] Уровни аудиосигналов и других электронных сигналов часто измеряются в дБм , что соответствует одному милливатту.
- Киловатт
- Киловатт обычно используется для выражения выходной мощности двигателей и мощности электродвигателей , инструментов, машин и нагревателей. Это также общепринятая единица измерения выходной электромагнитной мощности радио- и телевизионных передатчиков . Один киловатт примерно равен 1,34 лошадиной силы . Небольшой электрический обогреватель с одним нагревательным элементом может потреблять 1 киловатт. Среднее потребление электроэнергии домохозяйством в США составляет около 1 киловатта. [ii] Площадь поверхности Земли в 1 квадратный метр обычно получает около одного киловатта солнечного света от Солнца ( солнечное излучение ) (в ясный полдень, недалеко от экватора). [17]
- Мегаватт
- Многие события или машины производят или поддерживают преобразование энергии такого масштаба, включая большие электродвигатели; большие военные корабли, такие как авианосцы, крейсеры и подводные лодки; крупные серверные фермы или центры обработки данных ; и некоторое научно-исследовательское оборудование, такое как суперколлайдеры , и выходные импульсы очень мощных лазеров. Большое жилое или коммерческое здание может потреблять несколько мегаватт электроэнергии и тепла. На железных дорогах современные мощные электровозы обычно имеют пиковую мощность 5 или 6 МВт , а некоторые производят гораздо больше. 12 МВт Например, Eurostar e300 потребляет более , тогда как тяжелые дизель-электрические локомотивы обычно производят и используют 3 и 5 МВт . США Атомные электростанции имеют чистую летнюю мощность от 500 до 1300 МВт . [18] : 84–101 Самая ранняя ссылка на мегаватт в Оксфордском словаре английского языка ( OED ) — это ссылка в Международном словаре английского языка Вебстера 1900 года . OED мегаватт также заявляет, что появился в статье от 28 ноября 1947 года в журнале Science (506:2).
- Гигаватты
- Гигаватт — это типичная средняя мощность для промышленного города с населением в один миллион человек, а также мощность крупной электростанции. Таким образом, установка ГВт используется на крупных электростанциях и в электросетях . Например, к концу 2010 года дефицит электроэнергии в китайской провинции Шаньси должен был вырасти до 5–6 ГВт. [19] а установленная мощность ветроэнергетики в Германии составила 25,8 ГВт. [20] (из четырех) бельгийской Самый крупный энергоблок АЭС «Дуэль» имеет пиковую мощность 1,04 ГВт. [21] Преобразователи HVDC были построены с номинальной мощностью до 2 ГВт. [22]
- Тераватт
- Первичная энергия, используемая людьми во всем мире, в 2019 году составила около 160 000 тераватт-часов, что соответствует среднему непрерывному энергопотреблению в 18 ТВт в этом году. [23] Самые мощные лазеры с середины 1960-х до середины 1990-х годов производили мощность в тераваттах, но только в течение наносекундных интервалов. Средняя мощность удара молнии достигает 1 ТВт, но эти удары длятся всего 30 микросекунд .
- Петаватты
- Петаватт может быть произведен с помощью лазеров нынешнего поколения за временные масштабы порядка пикосекунд. Одним из таких лазеров является Ливермора Лоуренса лазер Nova , который достиг выходной мощности 1,25 ПВт за счет процесса, называемого усилением чирпированного импульса . Длительность импульса составляла примерно 0,5 пс , что давало общую энергию 600 Дж. [24] Другим примером является лазер для экспериментов с быстрым зажиганием (LFEX) в Институте лазерной техники (ILE) Университета Осаки , который достиг выходной мощности 2 ПВт в течение примерно 1 пс . [25] [26] На основе среднего общего солнечного излучения 1,361 кВт/м. 2 , [27] общая мощность солнечного света, падающего на атмосферу Земли, оценивается в 174 ПВт. Средняя скорость глобального потепления на планете, измеряемая как энергетический дисбаланс Земли , к 2019 году достигла примерно 0,5 ПВт (0,3% падающей солнечной энергии). [28]
- Йоттаватт
- Выходная мощность Солнца составляет 382,8 YW, что примерно в 2 миллиарда раз превышает мощность, которая, по оценкам, достигает атмосферы Земли. [29]
Конвенции в электроэнергетике [ править ]
В электроэнергетике мегаватт электрический ( МВтэ [30] или МВт е ) [31] условно относится к электрической энергии , производимой генератором, тогда как мегаватт тепловой или тепловой мегаватт [32] (МВт, МВт или МВт, МВт ) относится к тепловой энергии , производимой электростанцией. Например, атомная электростанция Эмбальсе в Аргентине использует реактор деления для выработки 2109 МВт- т (т.е. тепла), который создает пар для привода турбины, которая генерирует 648 МВт- т (т.е. электроэнергии). Иногда используются другие префиксы SI , например, гигаваттный электрический (GW e ). Международное бюро мер и весов , которое поддерживает стандарт SI, утверждает, что дополнительная информация о количестве должна быть прикреплена не к символу единицы, а вместо этого к символу количества (например, Pth . = 270 Вт , а не P = 270 Вт) th ), поэтому эти символы единиц не относятся к системе СИ. [33] В соответствии с SI энергетическая компания Ørsted A/S использует единицу мегаватта для произведенной электроэнергии и эквивалентную единицу мегаджоуля в секунду для поставленной тепловой энергии на комбинированной теплоэлектростанции, такой как электростанция Аведоре . [34]
При описании электричества переменного тока (AC) проводится еще одно различие между ваттом и вольт-ампером . Хотя эти единицы эквивалентны для простых резистивных цепей , они различаются, когда нагрузки проявляют электрическое реактивное сопротивление .
Радиопередача [ править ]
Радиостанции обычно сообщают мощность своих передатчиков в ваттах, имея в виду эффективную излучаемую мощность . Это относится к мощности, которую должна излучать полуволновая дипольная антенна, передатчика чтобы соответствовать интенсивности основного лепестка .
Различие между ваттами и ватт-часами [ править ]
Термины «мощность» и «энергия» — тесно связанные, но разные физические величины. Мощность — это скорость, с которой энергия генерируется или потребляется, и, следовательно, измеряется в единицах (например, ваттах), которые представляют собой энергию в единицу времени .
Например, когда лампочка номинальной мощностью 100 Вт ватт включается на один час, потребляемая энергия составляет 100 -часов (Вт·ч), 0,1 киловатт-час или 360 кДж . Такое же количество энергии позволило бы зажечь лампочку мощностью 40 Вт в течение 2,5 часов или лампочку мощностью 50 Вт в течение 2 часов.
Электростанции оцениваются в единицах мощности, обычно в мегаваттах или гигаваттах (например, плотина «Три ущелья» в Китае имеет мощность примерно 22 гигаватта). Это отражает максимальную выходную мощность, которую он может достичь в любой момент времени. Однако годовая выработка электроэнергии электростанцией будет записываться в единицах энергии (не мощности), обычно в гигаватт-часах. Основное производство или потребление энергии часто выражается в тераватт-часах за определенный период; часто календарный год или финансовый год. Один тераватт-час энергии равен продолжительной поставке 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 = 1×10 12 Вт·ч/(365 дней × 24 часа в сутки) ≈ 114 млн Вт,
эквивалентно примерно 114 мегаваттам постоянной выходной мощности.
Ватт -секунда — единица энергии, равная джоулю . Один киловатт-час равен 3 600 000 ватт-секунд.
Ватт в час — это единица скорости изменения мощности со временем. [iii] неправильно называть ватт (или ватт-час) ваттом в час. [35]
См. также [ править ]
- Баланс Kibble (ранее известный как баланс ватт)
- Номинальная мощность (фотоэлектрическая)
- Фактор силы
- Солнечная постоянная
- Коэффициенты пересчета мощности
- Ваттметр
Пояснительные примечания [ править ]
- ^ Энергия при подъеме по лестнице выражается в мгх . Установка m = 100 кг , g = 9,8 м/с. 2 и h = 3 м дает 2940 Дж. Разделив это на затраченное время (5 с), получим мощность 588 Вт.
- ^ Среднее потребление электроэнергии домохозяйством составляет 1,19 кВт в США, 0,53 кВт в Великобритании. В Индии это 0,13 кВт (город) и 0,03 кВт (сельская местность) – рассчитано на основе цифр GJ, приведенных Накагами, Муракоси и Ивафуне. [16]
- ^ Ватты в час относятся к скорости изменения используемой (или генерируемой) мощности. Например, электростанция, которая меняет выходную мощность со 100 МВт до 200 МВт за 15 минут, будет иметь скорость нарастания 400 МВт/ч. Гигаватты в час используются для характеристики увеличения мощности электростанций в электрической сети, чтобы компенсировать потерю мощности из других источников, например, когда выработка солнечной энергии падает до нуля после захода солнца. См. кривую утки .
Ссылки [ править ]
- ^ Ньюэлл, Дэвид Б; Тиесинга, Эйте (2019). Международная система единиц (СИ) (PDF) (Отчет). Гейтерсбург, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий. дои : 10.6028/nist.sp.330-2019 . §2.3.4, таблица 4.
- ^ Йылдыз, И.; Лю, Ю. (2018). «Энергетические единицы, преобразования и анализ размерностей». В Динсере, И. (ред.). Комплексные энергетические системы. Том 1: Основы энергетики . Эльзевир. стр. 12–13. ISBN 9780128149256 .
- ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), стр. 118, 144, ISBN 92-822-2213-6 , заархивировано (PDF) из оригинала 04 июня 2021 г. , получено 16 декабря 2021 г.
- ^ Аваллоне, Юджин А; и др., ред. (2007), Стандартный справочник Маркса для инженеров-механиков (11-е изд.), Нью-Йорк: Mc-Graw Hill, стр. 9–4, ISBN 978-0-07-142867-5 .
- ^ Перейти обратно: а б с Кляйн, Герберт Артур (1988) [1974]. Наука измерения: исторический обзор . Нью-Йорк: Дувр. п. 239. ИСБН 9780486144979 .
- ^ «Обращение К. Уильяма Сименса» . Отчет пятьдесят второго собрания Британской ассоциации содействия развитию науки . Том. 52. Лондон: Джон Мюррей. 1883. стр. 1–33.
- ↑ Сименс поддержал его предложение, заявив, что Ватт был первым, кто «имел четкое физическое представление о мощности и предложил рациональный метод ее измерения». «Сименс, 1883, стр. 6»
- ^ «Отчет Британской ассоциации содействия развитию науки» . 3 апреля 1883 года.
- ^ Танбридж, П. (1992). Лорд Кельвин: его влияние на электрические измерения и единицы измерения . Питер Перегринус: Лондон. п. 51. ИСБН 0-86341-237-8 .
- ^ Перейти обратно: а б Флеминг, Джон Амброуз (1911). . В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 27 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 738–745, см. стр. 742.
- ^ «Резолюция 12 11-й ГКМВ (1960 г.)» . Международное бюро мер и весов (BIPM). Архивировано из оригинала 20 апреля 2020 года . Проверено 9 апреля 2018 г.
- ^ Эйнсли, Массачусетс (2015). Век гидролокатора: планетарная океанография, мониторинг подводного шума и терминология подводного звука. Акустика сегодня.
- ^ Морфей, CL (2001). Словарь акустики.
- ^ «Прощай, батареи: радиоволны как источник малой мощности» , The New York Times , 18 июля 2010 г., заархивировано из оригинала 21 марта 2017 г.
- ^ Стецлер, Труди; Маготра, Нирадж; Гелаберт, Педро; Кастури, Прити; Бангалор, Шридеви. «Маломощная программируемая платформа DSP в реальном времени для разработки цифровых слуховых аппаратов» . Архив даташитов. Архивировано из оригинала 3 марта 2011 года . Проверено 8 февраля 2010 г.
- ^ Накагами, Хидетоши; Муракоши, Тихару; Ивафуне, Юмико (2008). Международное сравнение энергопотребления домохозяйств и его индикатора (PDF) . Летнее исследование ACEEE по энергоэффективности зданий . Пасифик Гроув, Калифорния : Американский совет по энергоэффективной экономике. Рисунок 3. Потребление энергии на домохозяйство по типам топлива. 8:214–8:224. Архивировано (PDF) из оригинала 9 января 2015 года . Проверено 14 февраля 2013 г.
- ^ Елена Пападопулу, Фотоэлектрические промышленные системы: экологический подход , Springer, 2011 г. ISBN 3642163017 , стр.153
- ^ «Приложение A | Коммерческие ядерные энергетические реакторы США» (PDF) . Информационный дайджест (Отчет) за 2007–2008 гг. Том. 19. Комиссия по ядерному регулированию США . 1 августа 2007 г. стр. 84–101. Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2008 года . Проверено 27 декабря 2021 г.
- ^ Бай, Джим; Чен, Айчжу (11 ноября 2010 г.). Льюис, Крис (ред.). «Китайская Шаньси к концу года столкнется с дефицитом электроэнергии в 5–6 ГВт – газета» . Пекин: Рейтер.
- ^ «Не на моем пляже, пожалуйста» . Экономист . 19 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 24 августа 2010 г.
- ^ «Chiffres clés» [Ключевые цифры]. Электрабель . Кто мы: Ядерные (на французском языке). 2011. Архивировано из оригинала 10 июля 2011 г.
- ^ Дэвидсон, CC; Приди, Р.М.; Цао, Дж; Чжоу, С; Фу, Дж. (октябрь 2010 г.), «Тиристорные клапаны сверхвысокой мощности для высокого напряжения постоянного тока в развивающихся странах», 9-я Международная конференция по передаче энергии переменного / постоянного тока , Лондон: IET .
- ^ Ханна Ричи ; Макс Розер (2020). «Глобальное прямое потребление первичной энергии» . Наш мир в данных . Опубликовано на сайте OurWorldInData.org . Проверено 9 февраля 2020 г.
- ^ «Преодоление петаваттного порога» . Ливермор , Калифорния : Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинала 15 сентября 2012 года . Проверено 19 июня 2012 г.
- ^ Самый мощный лазер в мире: 2 000 триллионов ватт. Что это? , IFL Science, 12 августа 2015 г., заархивировано из оригинала 22 августа 2015 г.
- ^ Оповещение «Эврика» (публичный выпуск), август 2015 г., заархивировано из оригинала 8 августа 2015 г.
- ^ «Построение составного временного ряда общего солнечного излучения (TSI) с 1978 года по настоящее время» . Ч : PMODWRC. Архивировано из оригинала 30 августа 2011 г. Проверено 5 октября 2005 г.
- ^ Леб, Норман Г.; Джонсон, Грегори К.; Торсен, Тайлер Дж.; Лайман, Джон М.; и другие. (15 июня 2021 г.). «Спутниковые и океанические данные показывают заметное увеличение скорости нагрева Земли» . Письма о геофизических исследованиях . 48 (13). Бибкод : 2021GeoRL..4893047L . дои : 10.1029/2021GL093047 .
- ^ Уильямс, Дэвид Р. «Информационный бюллетень Sun» . НАСА.gov . НАСА . Проверено 26 февраля 2022 г.
- ^ Роулетт, Расс. «Сколько? Словарь единиц измерения. М» . Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл . Архивировано из оригинала 4 сентября 2011 г. Проверено 4 марта 2017 г.
- ^ Кливленд, CJ (2007). «Ватт» . Энциклопедия Земли .
- ^ «Солнечная энергия росла рекордными темпами в 2008 году (отрывок из новостей EERE Network News» . США : Министерство энергетики). 25 марта 2009 г. Архивировано из оригинала 18 октября 2011 г.
- ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), стр. 132, ISBN 92-822-2213-6 , заархивировано (PDF) из оригинала 04 июня 2021 г. , получено 16 декабря 2021 г.
- ^ «Электростанция Аведоре ( Avedøre værket )» . Энергия Донг . Архивировано из оригинала 17 марта 2014 г. Проверено 17 марта 2014 г.
- ^ «Выбор инвертора» . Северная Аризона Ветер и Солнце. Архивировано из оригинала 1 мая 2009 года . Проверено 27 марта 2009 г.
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные с Ваттом, на Викискладе? 
Словарное определение ватта в Викисловаре - Борвон, Жерар. «История электрических агрегатов» .
- Нельсон, Роберт А. (февраль 2000 г.). Международная система единиц: ее история и использование в науке и промышленности . Через спутник. курсы АТИ.
