"Poder" é um dos muitos termos usados livremente no discurso cotidiano que tem um significado muito específico na física. Outros incluem força, massa, energia, corrente - a lista é quase infinita.
No jargão da física, o poder é simplesmente energia por unidade de tempo, ou alternativamente, trabalho por unidade de tempo, uma vez que trabalho e energia são expressos nas mesmas unidades - geralmente joules (J), que é o SI, ou padrão internacional, unidade, mas também ergs ou, em cálculos onde o calor está sendo considerado, calorias ou BTU. A energia, por sua vez, é o produto da força e da distância. Força, a unidade SI para a qual é o newton, é o produto da massa pela aceleração.
Tudo isso é simplesmente um pano de fundo, no entanto. Às vezes, você precisará expressar potência em termos de calor, ligando essas diferentes unidades ao longo do tempo, usando multiplicação ou divisão. Watts em BTU é um exemplo dessa conversão.
Derivações Básicas
Força, como observado, é o produto da massa e da aceleração:
F = ma
Aqui, no esquema SI, a força tem unidades de newtons, a massa é expressa em quilogramas e a aceleração é medida em metros por segundo ao quadrado, ou m / s2.
Quando uma força atua sobre um objeto e faz com que ele se mova, o produto da força aplicada e a distância que o objeto se move é a energia necessária para realizar o trabalho. A unidade SI, o joule, pode ser expressa para simplificar alguns cálculos como um newton-metro.
Finalmente, a produção de energia por unidade de tempo produz potência. Mais uma vez, aderindo às unidades do SI, os joules divididos por segundos são reduzidos a outra unidade do SI, o watt. Assim, 1 watt (W) é um joule de energia gasta ao longo de um segundo (1 J / s).
Energia e potência no mundo cotidiano
Quando você encontra uma referência à potência de, digamos, um automóvel, está vendo uma declaração formal da potência do motor daquela máquina. 1 cavalo-vapor (hp) é igual a 745,7 watts. Uma vez que a potência dos veículos motorizados é geralmente na casa das centenas, você pode ver que, para o dia a dia finalidades, um watt e, por extensão, um joule, não é uma quantidade muito grande de potência ou energia respectivamente.
Por exemplo, 1 joule é aproximadamente a quantidade de energia necessária para elevar um objeto de 100 gramas (0,1 kg), tal como uma maçã, 1 metro para cima contra a força da gravidade que atua na direção oposta ao trabalho realizado.
Saída BTU
O BTU, abreviação de British Thermal Unit, é definido como a quantidade de calor (energia) necessária para aumentar a temperatura de 1 libra de água em 1 grau Fahrenheit. Isso introduz uma complicação na maioria dos problemas de física, onde a massa é medida em quilogramas (ou várias potências de dez de quilogramas) e os graus são medidos em Celsius, também chamados de centígrados. 1 BTU equivale a 1055,056 joules, ou equivalentemente, 1 BTU = 1055,056 watt-segundos.
Saída de calor
Às vezes, é útil calcular a dissipação de calor a partir do consumo de energia em uma casa ou escritório. As empresas de serviços públicos medem a quantidade de energia que uma instalação usa, muitas vezes por mês, em quilowatt-hora, ou kWh. Lembrando que potência é energia por unidade de tempo, segue-se que energia é potência multiplicada por Tempo. Os provedores de serviços públicos usam quilowatts vezes horas em vez da unidade SI de watts vezes segundos, ou joules, para tornar os números mais convenientes de usar.
A conversão mais fundamental entre uma medição envolvendo watts, especificamente kWh, e BTU é:
1 kWh = 3.412 BTU
Como as unidades de watts e BTU são diferentes, você deve decidir o período de tempo para relacionar essas quantidades. Para obter mais exemplos, consulte a página vinculada do RapidTables (em Recursos).