Watt

In diesem Artikel geht es um die Stromeinheit. Für andere Verwendungen siehe Watt (Disambiguierung).
Watt
Einheitssystem Si -abgeleitete Einheit
Einheit von Leistung
Symbol W
Benannt nach James Watt
Konvertierungen
1 w in ... ... ist gleich ...
   Si -Basiseinheiten    1 kg⋅m2⋅s–3
   CGS -Einheiten    107 Erg⋅s–1
   Englisch Engineering Units    0,7375621 ft Orgbf/s = 0,001341022 PS

Das Watt (Symbol: W) ist eine Einheit von Energie oder Strahlungsfluss. In dem Internationales System der Einheiten (Si) ist es definiert als a abgeleitete Einheit von (in Si -Basiseinheiten)[1][2] 1 kgoge2⋅S–3 oder gleichwertig,[3] 1 Joule pro zweite. Es wird gewohnt quantifizieren Die Rate der Energieübertragung. Der Watt ist nach benannt nach James Watt (1736–1819), ein 18. Jahrhundert schottisch Erfinder, Maschinenbauingenieur, und Chemiker wer verbesserte das Newcomen -Motor mit seinen eigenen Dampfmaschine 1776. Watts Erfindung war für die von grundlegender Bedeutung Industrielle Revolution.

Überblick

Wenn ein Objekt ist Geschwindigkeit wird bei einem konstant gehalten Meter pro Sekunde gegen eine ständige gegensätzliche Kraft von einem Newton, die Rate, bei der Arbeit ist fertig ist ein watt.

Bezüglich Elektromagnetismus, ein Watt ist die Rate, mit der elektrische Arbeit wird durchgeführt, wenn ein Strom von einem Ampere (A) fließt über eine Elektrik Potenzieller unterschied von einem Volt (V) bedeutet, dass das Watt dem gleichwertig ist Volt-Ampere (Die letztere Einheit wird jedoch für eine andere Menge als reale Leistung eines Stromkreises verwendet).

Zwei zusätzliche Einheitsumrechnungen Für Watt kann die obige Gleichung und mit der obigen Gleichung gefunden werden Ohm'sches Gesetz.

wo Ohm () ist der Si -abgeleitete Einheit von elektrischer Wiederstand.

Beispiele

  • Eine Person mit einer Masse von 100 kg, die in 5 Sekunden eine 3 Meter hohe Leiter steigt, leistet mit einer Rate von etwa 600 Watt. Beschleunigung der Massenzeiten aufgrund Schwere Zeitenhöhe geteilt durch die Zeit, die zum Anheben des Objekts auf die angegebene Höhe entspricht Arbeitsrate oder Energie.[ich]
  • Ein Arbeiter im Verlauf eines achtstündigen Tages kann eine durchschnittliche Leistung von etwa 75 Watt erhalten. In kurzen Intervallen und Sportlern können höhere Stromniveaus erreicht werden.[4]

Herkunft und Adoption als Si -Einheit

Der Watt ist nach dem schottischen Erfinder benannt James Watt.[5] Der Einheitsname wurde zunächst von vorgeschlagen C. William Siemens im August 1882 in der Ansprache seines Präsidenten an den zweiundfünfzigsten Kongress der Britische Vereinigung für die Förderung der Wissenschaft.[6] Bemerken diese Einheiten in der Praktisches System von Einheiten wurden Siemens nach führenden Physikern benannt, was vorgeschlagen wurde Watt könnte ein entsprechender Name für eine Stromeinheit sein.[7] Siemens definierte die Einheit konsequent innerhalb des damals bestehenden Systems praktischer Einheiten als "die Leistung, die durch einen Strom von einem vermittelt wird Ampere durch die Differenz des Potentials eines Volts ".[8]

Im Oktober 1908 auf der Internationalen Konferenz über elektrische Einheiten und Standards in London,[9] Für praktische elektrische Einheiten wurden sogenannte "internationale" Definitionen festgelegt.[10] Die Definition von Siemens wurde als "internationaler" Watt übernommen. (Auch verwendet: 1 a2 × 1 Ω.)[5] Der Watt wurde als gleich 10 definiert7 Machteinheiten im "praktischen System" von Einheiten.[10] Das "Internationale Einheiten" waren von 1909 bis 1948 dominant Generalkonferenz über Gewichte und Maßnahmen 1948 wurde der "internationale" Watt von praktischen Einheiten zu absoluten Einheiten (d. H. Nur Länge, Masse und Zeit) neu definiert. Konkret bedeutete dies, dass 1 Watt jetzt als die in einer Zeiteinheit übertragene Energiemenge definiert wurde, nämlich 1 j/s. In dieser neuen Definition 1 "absolute" Watt = 1.00019 "International" Watts. Vor 1948 geschriebene Texte verwenden wahrscheinlich das "internationale" Watt, was beim Vergleich numerischer Werte aus diesem Zeitraum mit dem Watt nach 1948 Vorsicht bedeutet.[5] 1960 übernahm die 11. Generalkonferenz über Gewichte und Maßnahmen den "absoluten" Watt in die Internationales System der Einheiten (Si) als Stromeinheit.[11]

Vielfache

Weitere Beispiele für die Größenordnung für Multiplikatoren und Submultiples des Watts finden Sie unter Größenordnungen (Kraft).
Si -Vielfache von Watt (W)
Submultiples Vielfache
Wert Si -Symbol Name Wert Si -Symbol Name
10–1 W dw Deciwatt 101 W DAW Decawatt
10–2 W CW Centiwatt 102 W HW Hektowatt
10–3 W MW Milliwatt 103 W KW Kilowatt
10–6 W µW Mikrowatt 106 W MW Megawatt
10–9 W NW Nanowatt 109 W GW Gigawatt
10–12 W PW Picowatt 1012 W TW Terawatt
10–15 W fw Femtowatt 1015 W PW Petawatt
10–18 W aw Attowatt 1018 W Ew Exawatt
10–21 W Zw Zeptowatt 1021 W Zw Zettawatt
10–24 W YW Yoctowatt 1024 W YW Yottawatt
Gemeinsame Vielfachen sind in Fett gedruckt Gesicht

Yoctowatt

Der Yoctowatt (YW) entspricht einem Septillionsth eines Watts (10–24 W).

Zeptowatt

Das Zeptowatt (ZW) entspricht einem Sextillionsth eines Watts (10–21 W).

Attowatt

Das Attowatt (AW) entspricht einem Quintillionsth eines Watts (10–18 W). Die Schallintensität im Wasser entspricht der internationalen Standardreferenz Schalldruck von 1 μpa ist ungefähr 0,65 aw/m2.[12]

Femtowatt

Das Femtowatt (FW) entspricht einem Grad ... eines Watts (10–15 W). Technologisch wichtige Kräfte, die in Femtowatt gemessen werden Radio und Radar Empfänger. Zum Beispiel sinnvoll FM Tuner Leistungszahlen für Sensibilität, Beruhigung und Signal-Rausch erfordern, dass die Rf Die für den Antenneneingang angewendete Energie wird angegeben. Diese Eingangsniveaus werden häufig in DBF (angegeben (decibels auf 1 femtowatt verwiesen). Dies ist 0,2739 Mikrovolt über eine 75-Ohm-Last oder 0,5477 Mikrovolt über eine 300-Ohm-Last; Die Spezifikation berücksichtigt den HF Eingangsimpedanz des Tuners.

Picowatt

Das Picowatt (PW), nicht zu verwechseln mit dem viel größeren Petawatt (PW) entspricht einer Billionstel eines Watts (10–12 W). Technologisch wichtige Kräfte, die in Picowatt gemessen werden Radio und Radarempfänger, Akustik und in der Wissenschaft von Radioastronomie. Ein Picowatt ist der internationale Standard -Referenzwert von Schallkraft Wenn diese Menge als Stufe in ausgedrückt wird decibels.[13]

Nanowatt

Das Nanowatt (NW) entspricht einer Milliardenstel eines Watts (10)–9 W). Wichtige Kräfte, die in Nanowatt gemessen werden, werden typischerweise auch in Bezug auf Funk- und Radarempfänger verwendet.

Mikrowatt

Das Mikrowatt (µW) entspricht einer Millionstel eines Watts (10)–6 W). Wichtige Kräfte, die in Mikrowatt gemessen werden medizinische Instrumentierung Systeme wie die Elektroenzephalograph (EEG) und die Elektrokardiograph (EKG) in einer Vielzahl von wissenschaftlichen und technischen Instrumenten sowie in Bezug auf Funk- und Radarempfänger. Kompakt Solarzellen Für Geräte wie z. Taschenrechner und Uhren werden typischerweise in Mikrowatt gemessen.[14]

Milliwatt

Der Milliwatt (MW) entspricht einem Tausendstel eines Watts (0,001 W oder 10)–3 W). Eine typische Laserpointer gibt etwa 5 Milliwatt Lichtleistung aus, während ein typischer Höhrgerät verwendet weniger als 1 Milliwatt.[15] Audiosignale und andere elektronische Signalpegel werden häufig in gemessen DBM, verwiesen auf 1 Milliwatt.

Centiwatt

Das Centiwatt (CW) entspricht dem hundertstelwatt (0,01 W oder 10)–2 W).

Deciwatt

Das Deciwatt (DW) entspricht einem Zehntel eines Watts (0,1 W oder 10–1 W).

Decawatt

Das Decawatt (DAW) entspricht zehn Watt (10 W oder 10)1 W).

Hektowatt

Das Hektowatt (HW) entspricht einhundert Watt (100 W oder 102 W).

Kilowatt

"Kilowatt" und "Kilowatts" leiten hier weiter. Für den Musiker James Watts siehe Kilowatt (Musiker).
"KW" ​​leitet hier weiter. Für andere Verwendungen siehe KW (Disambiguierung).

Der Kilowatt (KW) entspricht einem tausend Watts (1000 W oder 10)3 W). Diese Einheit wird normalerweise verwendet, um die Ausgangsleistung von auszudrücken Motoren und die Kraft von Elektromotoren, Werkzeuge, Maschinen und Heizungen. Es ist auch eine gemeinsame Einheit, mit der das ausdrückt wird elektromagnetisch Ausgabe von Rundfunk Radio und Fernsehen Sender.

Ein Kilowatt entspricht ungefähr 1,34 Pferdestärke. Eine kleine elektrische Heizung mit einem Heizkörper kann 1 Kilowatt verwenden. Der Durchschnitt Stromverbrauch eines Haushalts in den Vereinigten Staaten ist etwa 1 Kilowatt.[ii]

Eine Oberfläche von 1 Quadratmeter der Erde erhält typischerweise etwa 1 Kilowatt von Sonnenlicht von der Sonne (die Sonneneinstrahlung) (an einem klaren Tag zum Mittag, nahe dem Äquator).[17]

Megawatt

Der Megawatt (MW) entspricht einem Million Watts (106 W). Viele Ereignisse oder Maschinen produzieren oder erhalten die Umwandlung von Energie in dieser Skala, einschließlich großer Elektromotoren; große Kriegsschiffe wie Flugzeugträger, Kreuzer und U -Boote; groß Serverfarmen oder Daten Center; und einige wissenschaftliche Forschungsgeräte, wie z. Supercollidersund die Ausgangsimpulse sehr großer Laser. Ein großes Wohn- oder Gewerbegebäude kann mehrere Megawatt in elektrischer Strom und Wärme verwenden. Auf den Eisenbahnen moderne Hochleistungen elektrische Lokomotiven typischerweise eine Spitzenleistung von 5 oder 6 MW, während einige viel mehr produzieren. Das Eurostarverwendet zum Beispiel mehr als 12 MW, während schwer Dieselelektrische Lokomotiven Normalerweise produzieren/verwenden 3 und 5 MW. UNS. Atomkraftwerke Netto -Sommerkapazitäten zwischen ungefähr haben 500 und 1300 MW.[18]: 84–101

Der früheste Zitieren des Megawatts in der Oxford Englisch Wörterbuch (OED) ist eine Referenz in der 1900 Websters internationales Wörterbuch der englischen Sprache. Die OED gibt auch an, dass Megawatt in einem Artikel vom 28. November 1947 in der Zeitschrift erschienen ist Wissenschaft (506: 2).

A Energieministerium der Vereinigten Staaten Video, das Gigawatt erklärt.

Gigawatt

Das Gigawatt (GW) entspricht einem Milliarde Watts (109 W) oder 1 Gigawatt = 1000 Megawatt. Eine GW ist eine typische durchschnittliche Kraft für eine Industriestadt mit einer Million Häusern und auch die Produktion eines großen Kraftwerks. Die GW -Einheit wird somit für große Kraftwerke verwendet und Stromnetze. Zum Beispiel Ende 2010 Machtknappheit in Chinas Chinas Shanxi Die Provinz wurde voraussichtlich auf 5–6 GW steigen[19] und die Installationskapazität der Windkraft in Deutschland betrug 25,8 GW.[20] Die größte Einheit (von vier) des belgischen DOEL -Kernkraftwerk hat einen Spitzenausgang von 1,04 GW.[21] HVDC -Konverter wurden mit Leistungsbewertungen von bis zu 2 GW gebaut.[22]

Terawatt

Das Terawatt (TW) entspricht einem Billion Watts (1012 W). Das Primäre Energie Von Menschen weltweit wurden im Jahr 2019 etwa 160.000 Terawattstunden verwendet, was einem durchschnittlichen kontinuierlichen Stromverbrauch von 18 TW in diesem Jahr entspricht.[23] Die leistungsstärksten Laser von Mitte der 1960er bis Mitte der neunziger Jahre haben in Terawatt Strom erzeugt, aber nur für Nanosekunde Intervalle. Der durchschnittliche Lightning -Streik erreicht 1 TW, aber diese Schläge dauern nur 30 Mikrosekunden.

Petawatt

Das Petawatt (PW) entspricht einem viersten Watt (10)15 W) und kann von der aktuellen Generation von Lasern für Zeitskalen in der Reihenfolge der Pikosekunden hergestellt werden (10–12s). Ein solcher Laser ist der Lawrence Livermore's Nova Laser, was eine Leistung von 1,25 PW erreichte (1.25×1015W) durch einen Prozess genannt Zwitschernpulsverstärkung. Die Dauer des Pulses betrug ungefähr 0,5ps (5×10–13s), eine Gesamtenergie von 600 J.[24] Ein weiteres Beispiel ist der Laser für schnelle Zündsexperimente (LFEX) am Institute of Laser Engineering (ILE). Osaka University, was für eine Dauer von ungefähr 1 eine Leistung von 2 PW erreichteps.[25][26]

Basierend auf dem Durchschnitt Totale Sonneneinstrahlung[27] von 1,366 kW/m2Die Gesamtleistung der Sonneneinstrahlung der Sonneneinstrahlung der Erdatmosphäre wird auf 174 PW geschätzt. Die durchschnittliche Rate der globalen Erwärmung des Planeten, gemessen als Erde Energieungleichgewicht, erreichte bis 2019 etwa 0,5 PW (0,3% der einfallenden Solarenergie).[28]

Exawatt

Das Exawatt (EW) entspricht einer Quintillion Watt (10)18 W).

Zettawatt

Das Zettawatt (ZW) entspricht einem Sextillion Watt (10)21 W).

Yottawatt

Der Yottawatt (YW) entspricht einem Septillion Watt (10)24 W). Die Leistung der Leistung der Sonne ist 382,8 yw.[29]

Konventionen in der Stromversorgung der Stromversorgung

In dem Elektromotzahl, Megawatt elektrisch (MWE[30] oder MWe[31]) bezieht sich nach Übereinkommen auf die elektrische Energie von einem Generator produziert, während Megawatt Thermal oder Thermal Megawatt[32] (MWT, MWt, oder MWTH, MWth) bezieht sich auf Wärmekraft produziert von der Pflanze. Zum Beispiel die Kernkraftwerk einbalken in Argentinien verwendet a Spaltreaktor um 2109 MW zu erzeugent (d. H. Wärme), was Dampf zum Anfahren einer Turbine erzeugt, die 648 MW erzeugte (d. H. Elektrizität). Sonstiges SI -Präfixe werden manchmal zum Beispiel verwendet Gigawatt Elektrisch (GWe). Das Internationales Büro für Gewichte und Maßnahmen, was den Si-Standard beibehält, heißt PThermal-= 270 w anstatt P= 270 wth) Und so sind diese Einheiten nicht-Si.[33] In Übereinstimmung mit SI, dem Energieunternehmen Ørsted a/s Verwendet das Einheit Megawatt für die produzierte elektrische Leistung und die äquivalente Einheit Megajoule pro Sekunde für gelieferte Heizleistung in a kombiniert Wärme und Kraft Station wie Avedøre Kraftwerk.[34]

Bei Beschreibung Wechselstrom (AC) Elektrizität, eine weitere Unterscheidung wird zwischen dem Watt und dem getroffen Volt-Ampere. Während diese Einheiten einfach für einfach sind Widerstand SchaltungenSie unterscheiden sich, wenn Lasten aufweisen elektrische Reaktanz.

Funkübertragung

Hauptartikel: Effektive Strahlung

Radio Stationen Normalerweise melden Sie die Macht ihrer Sender in Einheiten von Watts, die sich auf die beziehen effektive Strahlung. Dies bezieht sich auf die Kraft, die a Halbwelle Dipolantenne müsste ausstrahlen, um der Intensität des Senders zu entsprechen Hauptlappen.

Unterscheidung zwischen Watt und Wattstunden

Die Begriffe Energie und Energie sind eng verwandte, aber unterschiedliche physikalische Mengen. Leistung ist die Rate, mit der Energie erzeugt oder verbraucht wird und daher in Einheiten (z. B. Watts) gemessen wird, die Energie darstellen pro Zeiteinheit.

Zum Beispiel wenn a die Glühbirne mit einer Leistungsbewertung von 100W ist eine Stunde lang eingeschaltet, die verwendete Energie beträgt 100Watt Stunden (W · h), 0,1 Kilowatt Stunde oder 360KJ. Die gleiche Energiemenge würde eine 40-Watt-Glühbirne für 2,5 Stunden oder eine 50-Watt-Glühbirne für 2 Stunden beleuchten.

Kraftwerke werden unter Verwendung von Krafteinheiten bewertet, typischerweise Megawatt oder Gigawatt (zum Beispiel die Drei Gorges Dam in China wird bei ungefähr 22 Gigawatt bewertet). Dies spiegelt die maximale Leistung wider, die sie zu jedem Zeitpunkt erreichen kann. Die jährliche Energieleistung eines Kraftwerks würde jedoch unter Verwendung von Energieeinheiten (nicht Stromversorgung), typischerweise Gigawattstunden, aufgezeichnet. Die größere Energieproduktion oder -verbrauch wird häufig als ausgedrückt als Terawatt Stunden für einen bestimmten Zeitraum; Oft ein Kalenderjahr oder ein Geschäftsjahr. Eine Terawattstunde Energie entspricht einer Stunde lang eine anhaltende Stromversorgung von einem Terawatt oder ungefähr 114 Megawatt für einen Zeitraum von einem Jahr:

Ausgangsleistung = Energie / Zeit
1 Terawatt Stunde pro Jahr = 1 × 1012 W · h / (365 Tage × 24 Stunden pro Tag) ≈ 114 Millionen Watt,

Äquivalent zu ungefähr 114 Megawatt konstanter Leistung.

Das Watt Zweiter ist eine Energieeinheit, die dem entspricht Joule. Eine Kilowattstunde beträgt 3.600.000 Watt Sekunden.

Während im Prinzip eine Watt pro Stunde vorhanden ist (als Einheit der Änderungsrate der Stromveränderung mit der Zeit[III]) Es ist nicht korrekt, sich auf eine Watt (oder eine Wattstunde) als "Watt pro Stunde" zu bezeichnen.[35]

Siehe auch

Erläuternder Vermerk

  1. ^ Die Energie beim Klettern der Treppe ist gegeben von mgh. Einstellung m= 100 kg, g= 9,8 m/s2 und h= 3 m ergibt 2940 J. Teilen Sie dies, bis (5 s) eine Kraft von 588 W ergibt.
  2. ^ Der durchschnittliche Stromverbrauch des Haushalts beträgt 1,19 kW in den USA, 0,53 kW in Großbritannien. In Indien sind es 0,13 kW (städtisch) und 0,03 kW (ländlich) - berechnet aus GJ -Zahlen von Nakagami, Murakoshi und Iwafune.[16]
  3. ^ Watt pro Stunde würde sich richtig auf a beziehen Änderungsrate von Macht verwendet (oder erzeugt). Watt pro Stunde könnte nützlich sein, um das Ramp-up-Verhalten von zu charakterisieren Kraftwerke, oder eine langsam reagierende Pflanze, in der sich ihre Kraft nur langsam ändern konnte. Zum Beispiel würde ein Kraftwerk, das seine Leistung von 1 MW auf 2 MW in 15 Minuten ändert, eine Stauungsrate von 4 MW/h aufweist.

Verweise

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  5. ^ a b c Klein, Herbert Arthur (1988) [1974]. Die Wissenschaft der Messung: Eine historische Umfrage. New York: Dover. p. 239. ISBN 9780486144979.
  6. ^ "Adresse von C. William Siemens". Bericht des zweiundfünfzigsten Treffens der British Association for the Advancement of Science. Vol. 52. London: John Murray. 1883. S. 1–33.
  7. ^ Siemens unterstützte seinen Vorschlag, indem er behauptete, Watt sei der erste, der "eine klare physische Konzeption der Macht hatte und eine rationale Methode zur Messung gab". "Siemens, 1883, S. 6"
  8. ^ "Siemens", 1883, p. 5 "
  9. ^ Tunbridge, P. (1992). Lord Kelvin: Sein Einfluss auf elektrische Messungen und Einheiten. Peter Peregrinus: London. p. 51. ISBN 0-86341-237-8.
  10. ^ a b Fleming, John Ambrose (1911). "Einheiten, physisch". In Chisholm, Hugh (Hrsg.). Encyclopædia Britannica. Vol. 27 (11. Aufl.). Cambridge University Press. S. 738–745, siehe Seite 742.
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Externe Links