"Macht" ist einer von vielen Begriffen, die im alltäglichen Diskurs lose verwendet werden und eine ganz spezifische Bedeutung in der Physik haben. Andere sind Kraft, Masse, Energie, Strom – die Liste ist fast endlos.
Im physikalischen Sprachgebrauch ist Leistung einfach Energie pro Zeiteinheit oder alternativ Arbeit pro Zeiteinheit, da Arbeit und Energie in den gleichen Einheiten ausgedrückt werden – normalerweise Joule (J), das ist die SI- oder internationale Standardeinheit, aber auch Erg oder, bei Berechnungen, bei denen Wärme berücksichtigt wird, entweder Kalorien oder BTU. Energie wiederum ist das Produkt aus Kraft und Weg. Kraft, deren SI-Einheit Newton ist, ist das Produkt aus Masse und Beschleunigung.
All dies ist jedoch nur Hintergrund. Manchmal müssen Sie die Leistung in Form von Wärme ausdrücken, indem Sie diese verschiedenen Einheiten durch die Zeit verbinden, indem Sie entweder Multiplikation oder Division verwenden. Watt in BTU ist ein Beispiel für eine solche Umrechnung.
Grundlegende Ableitungen
Kraft ist, wie bereits erwähnt, das Produkt aus Masse und Beschleunigung:
F=ma
Hier, im SI-Schema, hat die Kraft die Einheit Newton, die Masse wird in Kilogramm ausgedrückt und die Beschleunigung wird in Metern pro Sekunde zum Quadrat oder m/s. gemessen2.
Wenn eine Kraft auf ein Objekt einwirkt und es bewegt, ist das Produkt aus der aufgebrachten Kraft und der Entfernung, die das Objekt bewegt, die Energie, die erforderlich ist, um die Arbeit zu erledigen. Die SI-Einheit Joule kann zur Vereinfachung einiger Berechnungen als Newtonmeter ausgedrückt werden.
Schließlich ergibt die Energieabgabe pro Zeiteinheit Leistung. Wieder bei SI-Einheiten, Joule geteilt durch Sekunden reduziert sich auf eine andere SI-Einheit, das Watt. Somit ist 1 Watt (W) ein Joule Energie, die im Verlauf einer Sekunde (1 J/s) verbraucht wird.
Energie und Kraft in der Alltagswelt
Wenn Sie auf die PS-Zahl eines Autos stoßen, sehen Sie eine formelle Erklärung über die Leistung des Motors dieser Maschine. 1 PS (PS) entspricht 745,7 Watt. Da die PS von Kraftfahrzeugen meist in die Hunderte gehen, sieht man das für den Alltag ein Watt und damit ein Joule ist keine sehr große Menge an Leistung oder Energie beziehungsweise.
Als Beispiel ist 1 Joule ungefähr die Energiemenge, die benötigt wird, um ein 100-Gramm-Objekt (0,1 kg) anzuheben, z als Apfel, 1 Meter nach oben gegen die Schwerkraft, die in entgegengesetzter Richtung der verrichteten Arbeit wirkt.
BTU-Ausgang
Die BTU, kurz für British Thermal Unit, ist definiert als die Wärmemenge (Energie), die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 Pfund Wasser um 1 Grad Fahrenheit zu erhöhen. Dies führt zu einer Komplikation bei den meisten physikalischen Problemen, bei denen Masse in Kilogramm (oder verschiedenen Zehnerpotenzen von Kilogramm) und Grad in Celsius, auch Celsius genannt, gemessen werden. 1 BTU ergibt 1055.056 Joule oder äquivalent 1 BTU = 1055.056 Wattsekunden.
Heizleistung
Manchmal ist es nützlich, die Wärmeableitung aus dem Stromverbrauch in einer Wohn- oder Büroumgebung zu berechnen. Versorgungsunternehmen messen den Energieverbrauch einer Anlage, oft pro Monat, in Kilowattstunden oder kWh. Wenn man sich daran erinnert, dass Leistung Energie pro Zeiteinheit ist, folgt daraus, dass Energie Leistung multipliziert mit ist Zeit. Versorgungsunternehmen verwenden Kilowatt mal Stunden statt der SI-Einheit Watt mal Sekunden oder Joule, um die Zahlen bequemer zu machen.
Die grundlegendste Umrechnung zwischen einer Messung mit Watt, speziell kWh, und BTU ist:
1 kWh = 3.412 BTU
Da die Einheiten Watt und BTU unterschiedlich sind, müssen Sie den Zeitrahmen festlegen, auf den diese Größen bezogen werden sollen. Weitere Beispiele finden Sie auf der verlinkten RapidTables-Seite (unter Ressourcen).