« Pouvoir » est l'un des nombreux termes utilisés librement dans le discours quotidien qui a une signification très spécifique en physique. D'autres incluent la force, la masse, l'énergie, le courant – la liste est presque infinie.
Dans le jargon de la physique, la puissance est simplement l'énergie par unité de temps, ou alternativement, le travail par unité de temps, puisque le travail et l'énergie sont exprimés dans les mêmes unités - généralement les joules (J), qui est l'unité SI, ou l'unité internationale standard, mais aussi les ergs ou, dans les calculs où la chaleur est prise en compte, les calories ou BTU. L'énergie, à son tour, est le produit de la force et de la distance. La force, dont l'unité SI est le newton, est le produit de la masse et de l'accélération.
Tout cela n'est qu'un arrière-plan, cependant. Parfois, vous devrez exprimer la puissance en termes de chaleur en reliant ces différentes unités dans le temps, en utilisant soit la multiplication, soit la division. Watts en BTU est un exemple d'une telle conversion.
Dérivations de base
La force, comme indiqué, est le produit de la masse et de l'accélération :
F=ma
Ici, dans le schéma SI, la force a des unités de newtons, la masse est exprimée en kilogrammes et l'accélération est mesurée en mètres par seconde au carré, ou m/s2.
Lorsqu'une force agit sur un objet et le fait bouger, le produit de la force appliquée et de la distance parcourue par l'objet est l'énergie nécessaire pour faire le travail. L'unité SI, le joule, peut être exprimée pour simplifier certains calculs en newton-mètre.
Enfin, la production d'énergie par unité de temps donne de la puissance. Toujours s'en tenir aux unités SI, les joules divisés par les secondes se réduisent à une autre unité SI, le watt. Ainsi, 1 watt (W) est un joule d'énergie dépensé au cours d'une seconde (1 J/s).
Énergie et pouvoir dans le monde de tous les jours
Lorsque vous rencontrez une référence à la puissance d'une automobile, par exemple, vous voyez une déclaration formelle de la puissance du moteur de cette machine. 1 cheval-vapeur (hp) équivaut à 745,7 watts. Étant donné que la puissance des véhicules à moteur se compte généralement par centaines, vous pouvez constater que, pour tous les jours fins, un watt, et par extension un joule, n'est pas une très grande quantité de puissance ou d'énergie respectivement.
Par exemple, 1 joule est approximativement la quantité d'énergie nécessaire pour soulever un objet de 100 grammes (0,1 kg), tel comme une pomme, 1 mètre vers le haut contre la force de gravité agissant dans le sens inverse du travail effectué.
Sortie en BTU
Le BTU, abréviation de British Thermal Unit, est défini comme la quantité de chaleur (énergie) nécessaire pour élever la température de 1 livre d'eau de 1 degré Fahrenheit. Cela introduit une complication dans la plupart des problèmes de physique, où la masse est mesurée en kilogrammes (ou diverses puissances de dix de kilogrammes) et les degrés sont mesurés en degrés Celsius, également appelés centigrades. 1 BTU équivaut à 1055,056 joules, ou de manière équivalente, 1 BTU = 1055,056 watts-secondes.
Production de chaleur
Parfois, il est utile de calculer la dissipation thermique à partir de la consommation d'énergie dans une maison ou un bureau. Les entreprises de services publics mesurent la quantité d'énergie qu'une installation utilise, souvent par mois, en kilowattheures, ou kWh. En se souvenant que la puissance est l'énergie par unité de temps, il s'ensuit que l'énergie est la puissance multipliée par temps. Les fournisseurs de services publics utilisent les kilowatts fois les heures plutôt que l'unité SI de watts fois les secondes, ou les joules, pour rendre les chiffres plus pratiques à utiliser.
La conversion la plus fondamentale entre une mesure impliquant des watts, en particulier des kWh, et des BTU est :
1 kWh = 3 412 BTU
Étant donné que les unités de watts et de BTU sont différentes, vous devez décider du délai sur lequel relier ces quantités. Pour plus d'exemples, consultez la page RapidTables liée (sous Ressources).