„Władza” to jedno z wielu terminów używanych luźno w codziennym dyskursie, które mają bardzo specyficzne znaczenie w fizyce. Inne obejmują siłę, masę, energię, prąd – lista jest prawie nieskończona.
W żargonie fizyki moc to po prostu energia na jednostkę czasu lub alternatywnie praca na jednostkę czasu, ponieważ praca i energia są wyrażone w tych samych jednostkach – zwykle dżule (J), które są jednostką SI lub standardową międzynarodową jednostką, ale także ergs lub, w obliczeniach, w których bierze się pod uwagę ciepło, kalorie lub BTU. Z kolei energia jest iloczynem siły i odległości. Siła, której jednostką SI jest niuton, jest iloczynem masy i przyspieszenia.
Wszystko to jest jednak tylko tłem. Czasami będziesz musiał wyrazić moc w postaci ciepła, łącząc te różne jednostki w czasie, używając mnożenia lub dzielenia. Przykładem takiej konwersji jest waty na BTU.
Podstawowe pochodne
Jak już wspomniano, siła jest iloczynem masy i przyspieszenia:
F=ma
Tutaj, na schemacie SI, siła ma jednostki w niutonach, masa jest wyrażona w kilogramach, a przyspieszenie mierzone jest w metrach na sekundę do kwadratu, czyli m/s
Kiedy siła działa na obiekt i powoduje jego ruch, iloczynem przyłożonej siły i odległości, jaką porusza się obiekt, jest energia potrzebna do wykonania zadania. Jednostkę SI, dżul, można w celu uproszczenia niektórych obliczeń wyrazić jako niutonometr.
Wreszcie, energia wyjściowa na jednostkę czasu daje moc. Ponownie trzymając się jednostek SI, dżule dzielone przez sekundy zmniejszają się do innej jednostki SI, czyli wata. Tak więc 1 wat (W) to jeden dżul energii zużywanej w ciągu jednej sekundy (1 J/s).
Energia i moc w codziennym świecie
Kiedy napotykasz odniesienie do mocy, powiedzmy, samochodu, widzisz formalną deklarację mocy silnika tej maszyny. 1 konie mechaniczne (KM) to 745,7 watów. Ponieważ moc pojazdów mechanicznych wynosi zwykle setki, widać to na co dzień celów, wat, a co za tym idzie dżul, nie jest bardzo dużą ilością mocy lub energii odpowiednio.
Na przykład 1 dżul to w przybliżeniu ilość energii potrzebnej do podniesienia 100-gramowego (0,1 kg) przedmiotu, takiego jak jabłko, 1 metr w górę wbrew sile grawitacji działającej w kierunku przeciwnym do wykonywanej pracy.
Wyjście BTU
BTU, skrót od British Thermal Unit, jest definiowana jako ilość ciepła (energii) potrzebna do podniesienia temperatury 1 funta wody o 1 stopień Fahrenheita. Wprowadza to komplikację do większości problemów fizycznych, gdzie masę mierzy się w kilogramach (lub różnych potęgach dziesięciu kilogramów), a stopnie w stopniach Celsjusza. 1 BTU daje 1055,056 dżuli lub równoważnie 1 BTU = 1055,056 watosekund.
Moc cieplna
Czasami warto obliczyć rozpraszanie ciepła na podstawie zużycia energii w domu lub biurze. Firmy użyteczności publicznej mierzą ilość energii zużywanej przez obiekt, często miesięcznie, w kilowatogodzinach lub kWh. Pamiętając, że moc to energia na jednostkę czasu, wynika z tego, że energia to moc pomnożona przez czas. Dostawcy usług użyteczności publicznej używają kilowatów razy godzin, a nie jednostek SI watów razy sekund lub dżulów, aby liczby były wygodniejsze w użyciu.
Najbardziej podstawowa konwersja między pomiarem obejmującym waty, a konkretnie kWh, a BTU to:
1 kWh = 3412 BTU
Ponieważ jednostki watów i BTU są różne, musisz zdecydować, w jakim przedziale czasowym powiązać te wielkości. Aby uzyskać więcej przykładów, zobacz połączoną stronę RapidTables (w sekcji Zasoby).
