Watt

Watt
Birim sistemi	SI türevi birimler
Birim	Güç
Sembol	W
Adlı sonra	James Watt
Birim dönüşümleri
1 W ...	... eşittir ...
SI temel birimis	kg⋅m2⋅s−3
CGS birimis	7007100000000000000♠1×107 erg s−1

Watt (sembolü: W) bir güç birimidir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), saniyede 1 joule türetilmiş bir birim olarak tanımlanır ve enerji aktarım hızını ölçmek için kullanılır. Boyutsal analizde, güç ${\mathsf {M}}{\mathsf {L}}^{2}{\mathsf {T}}^{-3}$ ile tanımlanır.

Örnekler

Bir nesnenin hızı saniyede bir metrede bir Newton'un sabit karşıt kuvvetine karşı sabit tutulduğunda, işin yapıldığı oran bir watt'tır.

$\mathrm {1~W=1~{\frac {J}{s}}=1~{\frac {N{\cdot }m}{s}}=1~{\frac {kg{\cdot }m^{2}}{s^{3}}}}$

Elektromanyetizma açısından, bir watt, bir amperlik (A) bir akımın bir voltluk (V) elektriksel potansiyel farkı boyunca aktığı zaman elektrik işinin gerçekleştirilme hızıdır; bu, watt-ampere eşdeğerdir (V Ancak son birim, bir elektrik devresinin gerçek gücünden farklı bir miktar için kullanılır).

$\mathrm {1~W=1~V\cdot 1~A}$

Watt için iki birim dönüşüm daha yukarıdaki denklem ile Ohm yasası kullanılarak bulunabilir.

$\mathrm {1~W=1~{\frac {V^{2}}{\Omega }}=1~A^{2}{\cdot }\Omega }$

Ohm ($\Omega$) burada SI türevi elektriksel direnç birimidir.

• Beş saniye içerisinde üç metre yüksekliğe bir merdivene tırmanan 100 kilogram kütleye sahip bir insan yaklaşık 600 watt hızında çalışıyor. Yerçekimi süreleri yüksekliğine bağlı olarak kütle katlanma ivmesi, nesnenin belirli bir yüksekliğe kaldırılması için gereken süreye bölünmesi, iş veya güç yapma oranını verir.
• Sekiz saatlik bir gün boyunca bir işçi, yaklaşık 75 watt'lık bir ortalama güç verimi sürdürebilir; kısa aralıklarla ve sporcular için daha yüksek güç seviyeleri elde edilebilir.

SI birimi olarak köken ve benimseme

Watt, İskoç mucidi James Watt'ın ismini almıştır. Bu birim, ilk olarak, 1882 Ağustos'unda, C. Bilim Siemens tarafından, Başkanın, Bilimin İlerlemesi İçin İngiliz Derneği Elli İkinci Kongresinde önerildi. Pratik birimler sistemindeki birimlerin önde gelen fizikçilerden sonra seçildiğini belirten Siemens, Watt'ın bir güç birimi için uygun bir isim olabileceğini öne sürdü. Siemens, birimi sürekli olarak var olan pratik birimler sistemi içinde "bir Volt potansiyelinin farkı aracılığıyla bir Ampere akımının taşıdığı güç" olarak tanımladı.

1908 Ekim'inde, Londra'daki Uluslararası Elektrik Birimleri ve Standartları Konferansında, pratik elektrik birimleri için "uluslararası" tanımları kuruldu. Siemens'in tanımı "uluslararası" watt olarak kabul edildi. (Ayrıca: 1 amper² x 1 ohm.) Watt, birimlerin "pratik sistemi" nde 10⁷ birim güce eşit olarak tanımlandı. "Uluslararası birimler" 1909'dan 1948'e kadar baskındı. 1948'de düzenlenen 9. Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı'ndan sonra, "uluslararası" watt pratik birimlerden mutlak birimlere (yani sadece uzunluk, kütle ve zaman kullanarak) yeniden tanımlandı. Somut olarak, bu, 1 wattın şimdiki bir birimde aktarılan enerji miktarı, yani 1 J/s olarak tanımlandığı anlamına geliyordu. Bu yeni tanımda, 1 "mutlak" watt = 1.00019 "uluslararası" watt dır. 1948'den önce yazılmış metinlerin, bu dönemdeki sayısal değerleri 1948 sonrası watt ile karşılaştırırken dikkat edilmesi gereken "uluslararası" watt'ı kullanması muhtemeldir. 1960'ta, 11. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, “Mutlak” vat'ı Uluslararası Birimler Sistemine (SI) güç birimi olarak kabul etti.

Katları

SI watt katları (W) Altbirimler Katlar Deger SI sembol Adı Değer SI sembol Adı 10−1 W dW desiwatt 101 W daW dekawatt 10−2 W cW santiwatt 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 pikowatt 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 Ortak katlar 'kalın' ifade edilir.

Attowatt

Attowatt (aW) bir watt'ın Kentilyonda birine (10⁻¹⁸)'e eşittir. 1 aPa uluslararası standart referans ses basıncına karşılık gelen sudaki ses yoğunluğu yaklaşık 0.65 aW/m²'dir.

Femtowatt

Femtowatt (fW) bir watt'ın Katrilyonda birine (10⁻¹⁵)'e eşittir. Femtowatt cinsinden ölçülen teknolojik açıdan önemli güçler tipik olarak radyo ve radar alıcılarına referanslarda bulunur. Örneğin, duyarlılık, sessizlik ve sese-gürültü için anlamlı FM tuner performans değerleri, anten girişine uygulanan RF enerjisinin belirtilmesini gerektirir. Bu girdi seviyeleri genellikle dBf (1 femtowatt'a atılan desibel) olarak belirtilir. Bu, 75-ohm yükte 0.2739 mikro voltaj veya 300-ohm yükte 0.5477 mikro voltajdır; şartname, alıcının RF giriş empedansını dikkate alır.

Picowatt

Picowatt (pW), daha büyük olan petawatt (PW) ile karıştırılmaması için, bir watt'ın trilyonda birine (10^-12)'e eşittir. Picowatt cinsinden ölçülen teknolojik açıdan önemli güçler tipik olarak radyo ve radar alıcılarına, akustiğe ve radyo astronomi bilimine referans olarak kullanılır. Bir pikap, bu miktar desibel cinsinden ifade edildiğinde, ses gücünün uluslararası standart referans değeridir.

Nanowatt

Nanowatt (nW) bir watt'ın milyarda birine (10⁻⁹)'e eşittir. Nanopatlarda ölçülen önemli güçler de tipik olarak radyo ve radar alıcılarına referans olarak kullanılır.

Microwatt

Microwatt (µW) bir wattın bir milyonda birine (10⁻⁶)'a eşittir. Microwatt'larla ölçülen önemli güçler tipik olarak, EEG ve EKG gibi tıbbi cihaz sistemlerinde, çok çeşitli bilimsel ve mühendislik araçlarında ve ayrıca radyo ve radar alıcılarına referansla belirtilir. Hesap makineleri ve saatler gibi cihazlar için kompakt güneş pilleri tipik olarak Microwatt'larla ölçülür.

Milliwatt

Miliwatt (mW) bir watt'ın binde birine (10⁻³)'e eşittir. Tipik bir lazer pointer yaklaşık beş miliwatt ışık gücü verir, oysa insanlar için tipik bir işitme cihazı bir miliwatttan daha az kullanır. Ses sinyalleri ve diğer elektronik sinyal seviyeleri genellikle bir milliwatt'a atıfta bulunulan dBm cinsinden ölçülür.

Kilowatt

Kilowatt (kW), yüzde birine (10³) watt'a eşittir. Bu birim tipik olarak motorların çıkış gücünü ve elektrikli motorların, araçların, makinelerin ve ısıtıcıların gücünü ifade etmek için kullanılır. Aynı zamanda, yayın radyo ve televizyon vericilerinin elektromanyetik güç çıkışını ifade etmek için kullanılan ortak bir birimdir.

Bir kilowatt yaklaşık 1.34 beygir gücüne eşittir. Bir ısıtma elemanına sahip küçük bir elektrikli ısıtıcı 1,0 kilowatt kullanabilir. Amerika Birleşik Devletleri'nde bir hanenin ortalama elektrik tüketimi yaklaşık bir kilovattır.

Dünya üzerindeki bir metrekarelik bir yüzey alanı, tipik olarak güneşten yaklaşık bir kilowatt güneş ışığı alır (güneş ışınımı) (orta gün açık bir günde, ekvatora yakın).

Megawatt

Megawatt (MW), bir milyon (106) watt'a eşittir. Büyük elektrikli motorlar da dahil olmak üzere birçok olay veya makine, bu ölçekte enerjinin dönüşümünü üretir veya sürdürür; uçak gemileri, kruvazörler ve denizaltılar gibi büyük savaş gemileri; büyük sunucu çiftlikleri veya veri merkezleri; ve süper sütunlayıcılar gibi bazı bilimsel araştırma cihazları ve çok büyük lazerlerin çıkış sinyalleri cinsinden ifade edilir. Büyük bir konut veya ticari bina elektrik ve ısıda birkaç megawatt kullanabilir. Demiryollarında, modern yüksek güçlü elektrikli lokomotifler tipik olarak 5 veya 6 MW'lık bir tepe gücüne sahipken, bazıları çok daha fazla üretmektedir. Örneğin, Eurostar, 12 MW'tan daha fazlasını kullanırken, ağır dizel-elektrikli lokomotifler tipik olarak 3 ila 5 MW üretir / kullanır. ABD nükleer santralleri yaklaşık 500 ila 1300 MW arasında net yaz kapasitelerine sahiptir.

Gigawatt

Gigawatt (GW) bir milyar (10⁹) watta veya 1 gigawatt = 1000 megawatt'a eşittir. Bu birim genellikle büyük enerji santralleri veya elektrik şebekeleri için kullanılır. Örneğin, 2010 yılı sonunda Çin'in Shanxi eyaletindeki elektrik kesintilerinin 5-6 GW'a yükselmesi ve Almanya'da kurulu rüzgar enerjisi kapasitesinin 25,8 GW olması bekleniyordu. Belçika Doel Nükleer Santrali'nin en büyük birimi (dördün cıktısı) 1.04 GW tepe çıktısına sahiptir. HVDC dönüştürücüler 2 GW'a kadar güç değerlerine sahip olarak üretilmiştir.

Terawatt

Terawatt (TW) bir trilyon (10¹²) vat'a eşittir. Dünya çapında insanlar tarafından kullanılan toplam güç, terawatt cinsinden ölçülür. 1960'ların ortasından 1990'ların ortasına kadar en güçlü lazerler terawattlarda güç üretti, ancak sadece nanosaniye zaman dilimi için. Ortalama yıldırım düşmesi 1 terawatt'ta doruğa ulaşır, ancak bu vuruş 30 mikrosaniye boyunca sürer.

Petawatt

Petawatt (PW) bir katrilyon (10¹⁵) watt'a eşittir ve mevcut nesil lazerler tarafından pikosaniye (10⁻¹² s) üzerindeki zaman ölçekleri için üretilebilir. Bu tür bir lazer, cıvalı puls amplifikasyonu adı verilen bir işlemle 1.25 PW (1.25 ×10¹⁵ W) güç çıkışı sağlayan Lawrence Livermore’un Nova lazeridir. Nabız süresi kabaca 0.5 ps (5 x 10⁻¹³ s) idi ve toplam 600 J enerji verdi. Başka bir örnek ise, Osaka Üniversitesi Lazer Mühendisliği Enstitüsü'ndeki (ILE) Hızlı Yakma Denemeleri için Lazer'dir (LFEX). yaklaşık 1 ps'lik bir süre boyunca 2 PW'lık bir güç çıkışı elde etti.

1.366 kW/m²'lik ortalama toplam güneş ışığına bağlı olarak, Dünya'nın atmosferini etkileyen güneş ışığının toplam gücünün 174 PW olduğu tahmin edilmektedir.

Elektrik enerjisi endüstrisindeki sözleşmeler

Elektrik enerjisi endüstrisinde, megawatt elektrik (MWe veya MW_e), bir jeneratör tarafından üretilen elektrik gücünün konvansiyonunu ifade ederken, megawatt termal veya termal megawatt (MWt, MW_t veya MWth, MW_th), tesis tarafından üretilen termik gücü ifade eder. Örneğin, Arjantin'deki Embalse nükleer enerji santrali, 649 MW_e (yani elektrik) üreten bir türbini çalıştırmak için buhar oluşturan 2109 MW_t (yani ısı) üretmek için bir fisyon reaktörü kullanıyor. Diğer SI önekleri bazen, örneğin gigawatt elektrik (GW_e) kullanılır. SI standardını koruyan Uluslararası Ağırlık ve Ölçü Bürosu, miktar hakkında daha fazla bilginin birim sembolüne değil, miktar sembolüne (yani P = 270 W_th yerine P_thermal = 270 W) eklenmesi gerektiğini belirtir. ve böylece bu birimler SI değildir. SI ile uyumlu olarak, DONG Energy enerji şirketi, üretilen elektrik enerjisi için megawatt ünitesini ve Avedøre Power Station gibi bir birleşik ısı ve elektrik santralinde ısıtma gücü sağlamak için eşdeğer birim megajolarını kullanır.

Alternatif akım (AC) elektriğini tarif ederken, watt ve volt-amper arasında başka bir ayrım yapılır. Bu birimler basit direnç devreleri için eşdeğer olsa da, yükler elektriksel reaktans gösterdiklerinde farklılık gösterirler.

Radyo yayını

Radyo istasyonları genellikle, vericilerin gücünü watt cinsinden rapor eder ve bu da etkili yayılan kuvveti gösterir. Bu, vericinin ana lobunun yoğunluğuna uyması için bir yarım dalga dipol antenin yayması gereken gücü ifade eder.

Watt ve watt saat arasındaki fark

Güç ve enerji terimleri sık sık karışır. Güç, enerjinin üretilme veya tüketilme hızıdır ve dolayısıyla birim zaman başına enerjiyi temsil eden birim (örneğin watt) cinsinden ölçülür.

Örneğin, 100W gücünde bir ampul bir saat açık kaldığında, kullanılan enerji 100 watt saat (W · s), 0.1 kilowatt saat veya 360 kJ'dir. Bu aynı miktarda enerji 2.5 saat boyunca 40 watt'lık bir ampulü ya da 2 saat boyunca 50 watt'lık bir ampulü yakacaktır.

Elektrik santralleri güç birimleri kullanılarak, tipik olarak megawatt veya gigawatt kullanılarak derecelendirilir (örneğin, Three Gorges Barajı yaklaşık 22 gigawatt olarak derecelendirilmiştir). Bu, herhangi bir zamanda ulaşabileceği maksimum güç çıkışını yansıtır. Bununla birlikte, bir elektrik santralinin yıllık enerji üretimi, genellikle gigawatt saat olan enerji birimleri (elektrik değil) kullanılarak kaydedilecektir. Ana enerji üretimi veya tüketimi genellikle belirli bir süre için terawatt saati olarak ifade edilir; Genellikle bir takvim yılı veya mali yıl içindir. Bir terawatt saatlik enerji, bir terawatt'lık bir saatlik veya yaklaşık 114 megawatt'lık bir yıllık kesintisiz güç dağıtımına eşittir:

Güç çıkışı = enerji / zaman

Yılda 1 terawatt saat = 1 × 10¹² Wh / (365 gün x 24 saat) ≈ 114 milyon watt,

yaklaşık 114 megawatt sabit güç çıkışına eşdeğerdir.

Watt saniye, joule eşit bir enerji birimidir. Bir kilovat saat, 3.600.000 watt saniyedir.

Prensipte saat başına bir watt mevcut olsa da (zamanla güç değişim oranı birimi olarak), watt (ya da watt saat) olarak "saat başına watt" olarak adlandırmak doğru değildir.