"Potere" è uno dei tanti termini usati vagamente nel discorso quotidiano che ha un significato molto specifico in fisica. Altri includono forza, massa, energia, corrente: l'elenco è quasi infinito.
Nel gergo della fisica, la potenza è semplicemente energia per unità di tempo o, in alternativa, lavoro per unità di tempo, poiché lavoro ed energia sono espressi nelle stesse unità - solitamente joule (J), che è l'unità SI, o standard internazionale, ma anche erg o, nei calcoli in cui si prende in considerazione il calore, calorie o BTU. L'energia, a sua volta, è il prodotto di forza e distanza. La forza, l'unità SI per cui è il newton, è il prodotto della massa e dell'accelerazione.
Tutto questo è semplicemente uno sfondo, però. A volte, dovrai esprimere la potenza in termini di calore collegando queste diverse unità nel tempo, usando la moltiplicazione o la divisione. Watt in BTU è un esempio di tale conversione.
Derivazioni di base
La forza, come notato, è il prodotto di massa e accelerazione:
F=ma
Qui, nello schema SI, la forza ha unità di newton, la massa è espressa in chilogrammi e l'accelerazione è misurata in metri al secondo quadrato, o m/s2.
Quando una forza agisce su un oggetto e lo fa muovere, il prodotto della forza applicata e la distanza percorsa dall'oggetto è l'energia necessaria per portare a termine il lavoro. L'unità SI, il joule, può essere espressa per semplificare alcuni calcoli come newton-metro.
Infine, l'energia prodotta per unità di tempo produce energia. Ancora una volta attenendosi alle unità SI, i joule divisi per secondi si riducono a un'altra unità SI, il watt. Quindi 1 watt (W) è un joule di energia consumata nel corso di un secondo (1 J/s).
Energia e potenza nel mondo di tutti i giorni
Quando incontri un riferimento alla potenza di, diciamo, un'automobile, stai vedendo una dichiarazione formale della potenza del motore di quella macchina. 1 cavallo di potenza (CV) equivale a 745,7 watt. Poiché la potenza dei veicoli a motore è di solito nell'ordine delle centinaia, puoi vederlo, per tutti i giorni scopi, un watt, e per estensione un joule, non è una grande quantità di potenza o energia rispettivamente.
Ad esempio, 1 joule è approssimativamente la quantità di energia richiesta per sollevare un oggetto di 100 grammi (0,1 kg), come come una mela, 1 metro verso l'alto contro la forza di gravità che agisce nella direzione opposta al lavoro svolto.
Uscita BTU
Il BTU, abbreviazione di British Thermal Unit, è definito come la quantità di calore (energia) necessaria per aumentare la temperatura di 1 libbra di acqua di 1 grado Fahrenheit. Ciò introduce una complicazione nella maggior parte dei problemi di fisica, in cui la massa viene misurata in chilogrammi (o varie potenze di dieci di chilogrammi) e i gradi vengono misurati in Celsius, chiamati anche centigradi. 1 BTU equivale a 1055.056 joule, o equivalentemente, 1 BTU = 1055.056 watt-secondo.
Potenza termica
A volte, è utile calcolare la dissipazione del calore dal consumo di energia in un ambiente domestico o in ufficio. Le società di servizi pubblici misurano la quantità di energia utilizzata da una struttura, spesso al mese, in kilowattora, oppure kWh. Ricordando che la potenza è l'energia per unità di tempo, ne consegue che l'energia è la potenza moltiplicata per tempo. I fornitori di servizi di pubblica utilità utilizzano i kilowatt per le ore anziché l'unità SI dei watt per i secondi, o joule, per rendere i numeri più comodi da usare.
La conversione più fondamentale tra una misura che coinvolge watt, in particolare kWh, e BTU è:
1 kWh = 3.412 BTU
Poiché le unità di watt e BTU sono diverse, devi decidere l'intervallo di tempo su cui mettere in relazione queste quantità. Per altri esempi, vedere la pagina RapidTables collegata (in Risorse).