Το "Power" είναι ένας από τους πολλούς όρους που χρησιμοποιούνται χαλαρά στον καθημερινό λόγο που έχει πολύ συγκεκριμένο νόημα στη φυσική. Άλλοι περιλαμβάνουν δύναμη, μάζα, ενέργεια, ρεύμα - ο κατάλογος είναι ατελείωτος.
Στη γλώσσα της φυσικής, η ισχύς είναι απλώς ενέργεια ανά μονάδα χρόνου, ή εναλλακτικά, εργασία ανά μονάδα χρόνου, καθώς η εργασία και η ενέργεια εκφράζονται στις ίδιες μονάδες - συνήθως joules (J), που είναι η SI, ή τυπική διεθνής, μονάδα, αλλά και ergs ή, σε υπολογισμούς όπου η θερμότητα είναι υπό εξέταση, είτε θερμίδες είτε BTU. Η ενέργεια, με τη σειρά της, είναι το προϊόν της δύναμης και της απόστασης. Η Force, η μονάδα SI για την οποία είναι το newton, είναι το προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης.
Όλα αυτά όμως είναι απλά φόντο. Κατά καιρούς, θα πρέπει να εκφράζετε ισχύ σε όρους θερμότητας συνδέοντας αυτές τις διαφορετικές μονάδες με το χρόνο, χρησιμοποιώντας πολλαπλασιασμό ή διαίρεση. Το Watts to BTU είναι ένα παράδειγμα μιας τέτοιας μετατροπής.
Βασικά παράγωγα
Η δύναμη, όπως σημειώνεται, είναι το προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης:
F = μα
Εδώ, στο σχήμα SI, η δύναμη έχει μονάδες Newton, η μάζα εκφράζεται σε χιλιόγραμμα και η επιτάχυνση μετράται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο ή m / s2.
Όταν μια δύναμη ενεργεί πάνω σε ένα αντικείμενο και το κάνει να κινείται, το προϊόν της εφαρμοζόμενης δύναμης και η απόσταση που κινείται το αντικείμενο είναι η ενέργεια που απαιτείται για την ολοκλήρωση της εργασίας. Η μονάδα SI, το joule, μπορεί να εκφραστεί για να απλοποιήσει ορισμένους υπολογισμούς ως μετρητή Newton.
Τέλος, η παραγωγή ενέργειας ανά μονάδα χρόνου αποδίδει ισχύ. Και πάλι κολλώντας σε μονάδες SI, τα joules διαιρούμενα με δευτερόλεπτα μειώνουν σε μια άλλη μονάδα SI, το watt. Έτσι, το 1 watt (W) είναι μια ένωση ενέργειας που δαπανάται κατά τη διάρκεια ενός δευτερολέπτου (1 J / s).
Ενέργεια και δύναμη στον καθημερινό κόσμο
Όταν συναντάτε μια αναφορά στην ιπποδύναμη, ας πούμε, ενός αυτοκινήτου, βλέπετε μια επίσημη δήλωση για τη δύναμη του κινητήρα αυτού του μηχανήματος. 1 ιπποδύναμη (hp) ισούται με 745,7 watts. Δεδομένου ότι η ιπποδύναμη των μηχανοκίνητων οχημάτων είναι συνήθως στις εκατοντάδες, μπορείτε να το δείτε, για καθημερινά σκοπούς, ένα watt, και κατ 'επέκταση ένα joule, δεν είναι μια πολύ μεγάλη ποσότητα ισχύος ή ενέργειας αντίστοιχα.
Για παράδειγμα, 1 joule είναι περίπου η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την ανύψωση ενός αντικειμένου 100 γραμμαρίων (0,1 kg), όπως ως μήλο, 1 μέτρο προς τα πάνω ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί στην αντίθετη κατεύθυνση της εργασίας που εκτελείται.
Έξοδος BTU
Το BTU, συντομογραφία της βρετανικής θερμικής μονάδας, ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας (ενέργειας) που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 κιλό νερού κατά 1 βαθμό Φαρενάιτ. Αυτό εισάγει μια επιπλοκή στα περισσότερα προβλήματα φυσικής, όπου η μάζα μετράται σε χιλιόγραμμα (ή διάφορες δυνάμεις δέκα κιλών) και οι βαθμοί μετριούνται σε Κελσίου, που ονομάζεται επίσης εκατονταβάθμιος. 1 BTU λειτουργεί σε 1055.056 joules, ή ισοδύναμα, 1 BTU = 1055.056 watt-seconds.
Έξοδος θερμότητας
Μερικές φορές, είναι χρήσιμο να υπολογιστεί η απαγωγή θερμότητας από την κατανάλωση ενέργειας σε ένα σπίτι ή γραφείο. Οι εταιρείες κοινής ωφέλειας μετρούν την ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιεί μια εγκατάσταση, συχνά ανά μήνα, σε κιλοβατώρες ή kWh. Υπενθυμίζοντας ότι η ενέργεια είναι ενέργεια ανά μονάδα χρόνου, προκύπτει ότι η ενέργεια πολλαπλασιάζεται με τη δύναμη χρόνος. Οι πάροχοι υπηρεσιών κοινής ωφέλειας χρησιμοποιούν κιλοβάτ φορές ώρες αντί για τη μονάδα SI των watt φορές δευτερόλεπτα, ή joules, για να κάνουν τους αριθμούς πιο βολικούς στη χρήση.
Η πιο θεμελιώδης μετατροπή μεταξύ μιας μέτρησης που περιλαμβάνει watts, συγκεκριμένα kWh και BTU είναι:
1 kWh = 3.412 BTU
Επειδή οι μονάδες βατ και BTU είναι διαφορετικές, πρέπει να αποφασίσετε το χρονικό πλαίσιο για το οποίο θα συσχετίσετε αυτές τις ποσότητες. Για περισσότερα παραδείγματα, δείτε τη συνδεδεμένη σελίδα RapidTables (στην ενότητα Πόροι).