"Poder" es uno de los muchos términos utilizados libremente en el discurso cotidiano que tiene un significado muy específico en física. Otros incluyen fuerza, masa, energía, corriente; la lista es casi interminable.
En el lenguaje de la física, la potencia es simplemente energía por unidad de tiempo, o alternativamente, trabajo por unidad de tiempo, ya que trabajo y energía se expresan en las mismas unidades usualmente julios (J), que es la unidad SI, o estándar internacional, pero también ergios o, en los cálculos en los que se considera el calor, calorías o BTU. La energía, a su vez, es el producto de la fuerza y la distancia. La fuerza, cuya unidad SI es el newton, es el producto de la masa y la aceleración.
Sin embargo, todo esto es simplemente un trasfondo. A veces, necesitará expresar el poder en términos de calor vinculando estas diferentes unidades a través del tiempo, ya sea mediante multiplicación o división. Watts a BTU es un ejemplo de tal conversión.
Derivaciones básicas
La fuerza, como se señaló, es el producto de la masa y la aceleración:
F = ma
Aquí, en el esquema SI, la fuerza tiene unidades de newtons, la masa se expresa en kilogramos y la aceleración se mide en metros por segundo al cuadrado, om / s2.
Cuando una fuerza actúa sobre un objeto y hace que se mueva, el producto de la fuerza aplicada y la distancia que se mueve el objeto es la energía necesaria para realizar el trabajo. La unidad SI, el joule, se puede expresar para simplificar algunos cálculos como newton-metro.
Finalmente, la producción de energía por unidad de tiempo produce energía. Una vez más, si se aplica a las unidades SI, los julios divididos por segundos se reducen a otra unidad SI, el vatio. Por lo tanto, 1 vatio (W) es un julio de energía gastada en el transcurso de un segundo (1 J / s).
Energía y poder en el mundo cotidiano
Cuando encuentra una referencia a la potencia de, digamos, un automóvil, está viendo una declaración formal de la potencia del motor de esa máquina. 1 caballo de fuerza (hp) equivale a 745,7 vatios. Dado que la potencia de los vehículos de motor suele ser de cientos, puede ver que, para todos los días propósitos, un vatio, y por extensión un julio, no es una gran cantidad de potencia o energía respectivamente.
Por ejemplo, 1 julio es aproximadamente la cantidad de energía necesaria para levantar un objeto de 100 gramos (0,1 kg), como como una manzana, 1 metro hacia arriba contra la fuerza de la gravedad que actúa en sentido contrario al trabajo realizado.
Salida BTU
El BTU, abreviatura de British Thermal Unit, se define como la cantidad de calor (energía) necesaria para elevar la temperatura de 1 libra de agua en 1 grado Fahrenheit. Esto introduce una complicación en la mayoría de los problemas de física, donde la masa se mide en kilogramos (o varias potencias de diez de kilogramos) y los grados se miden en grados Celsius, también llamados centígrados. 1 BTU equivale a 1055,056 julios, o equivalentemente, 1 BTU = 1055,056 vatios-segundos.
Salida de calor
A veces, es útil calcular la disipación de calor del consumo de energía en el hogar o en la oficina. Las empresas de servicios públicos miden la cantidad de energía que utiliza una instalación, a menudo por mes, en kilovatios-hora, o kWh. Recordando que la potencia es energía por unidad de tiempo, se deduce que la energía es potencia multiplicada por hora. Los proveedores de servicios públicos utilizan kilovatios por horas en lugar de la unidad SI de vatios por segundos, o joules, para que los números sean más convenientes de usar.
La conversión más fundamental entre una medición que involucra vatios, específicamente kWh, y BTU es:
1 kWh = 3.412 BTU
Debido a que las unidades de vatios y BTU son diferentes, debe decidir el marco de tiempo sobre el cual relacionar estas cantidades. Para obtener más ejemplos, consulte la página de RapidTables vinculada (en Recursos).