«Сила» - это один из многих терминов, свободно используемых в повседневном дискурсе, который имеет очень конкретное значение в физике. Другие включают силу, массу, энергию, ток - список можно продолжать до бесконечности.
На языке физики мощность - это просто энергия в единицу времени или, альтернативно, работа в единицу времени, поскольку работа и энергия выражаются в одних и тех же единицах: обычно джоули (Дж), что является единицей СИ, или стандартной международной единицей, но также эрг или, в расчетах, где учитывается тепло, калории или БТЕ. Энергия, в свою очередь, является произведением силы и расстояния. Сила, единицей СИ является ньютон, является произведением массы и ускорения.
Но все это просто фон. Иногда вам нужно выразить мощность в терминах тепла, связав эти разные единицы во времени, используя умножение или деление. Пример такого преобразования - ватты в БТЕ.
Основные выводы
Как уже отмечалось, сила - это произведение массы и ускорения:
F = ma
Здесь, в схеме СИ, сила выражается в ньютонах, масса выражается в килограммах, а ускорение измеряется в метрах в секунду в квадрате или м / с.
Когда сила действует на объект и заставляет его двигаться, произведение приложенной силы и расстояния, на которое перемещается объект, является энергией, необходимой для выполнения работы. Единица СИ, джоуль, может быть выражена для упрощения некоторых вычислений как ньютон-метр.
Наконец, выход энергии в единицу времени дает мощность. Снова придерживаясь единиц СИ, джоули, разделенные на секунды, уменьшаются до другой единицы СИ - ватта. Таким образом, 1 ватт (Вт) - это один джоуль энергии, израсходованный в течение одной секунды (1 Дж / с).
Энергия и сила в повседневном мире
Когда вы сталкиваетесь со ссылкой на мощность, скажем, автомобиля, вы видите официальное заявление о мощности двигателя этой машины. 1 лошадиная сила (л.с.) равна 745,7 Вт. Поскольку мощность автомобилей обычно исчисляется сотнями, вы можете видеть это для повседневного использования. цели, ватт и, в более широком смысле, джоуль - это не очень большое количество мощности или энергии. соответственно.
Например, 1 джоуль - это примерно количество энергии, необходимое для поднятия 100-граммового (0,1 кг) объекта, например как яблоко, на 1 метр вверх против силы тяжести, действующей в направлении, противоположном выполняемой работе.
BTU Выход
BTU, сокращение от British Thermal Unit, определяется как количество тепла (энергии), необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. Это усложняет большинство физических задач, где масса измеряется в килограммах (или различных степенях десяти килограммов), а градусы измеряются в градусах Цельсия, также называемых градусами по Цельсию. 1 БТЕ соответствует 1055,056 джоулей или, что эквивалентно, 1 БТЕ = 1055,056 ватт-секунды.
Тепловая мощность
Иногда бывает полезно рассчитать тепловыделение в зависимости от потребляемой мощности в домашних или офисных условиях. Коммунальные предприятия измеряют количество энергии, потребляемой объектом, часто в месяц, в киловатт-часах или кВтч. Помня, что мощность - это энергия в единицу времени, отсюда следует, что энергия - это мощность, умноженная на время. Поставщики коммунальных услуг используют киловатты, умноженные на часы, а не ватты на секунды или джоули в системе СИ, чтобы сделать цифры более удобными.
Наиболее фундаментальное преобразование между измерением, включающим ватты, в частности кВт · ч, и BTU:
1 кВтч = 3412 БТЕ
Поскольку единицы измерения ватт и британских тепловых единиц различаются, вы должны выбрать временные рамки, в которых эти величины будут соотноситься. Дополнительные примеры см. На связанной странице RapidTables (в разделе «Ресурсы»).