Zawartość
„Moc” jest jednym z wielu terminów używanych luźno w codziennym dyskursie, który ma bardzo specyficzne znaczenie w fizyce. Inne obejmują siłę, masę, energię, prąd - lista jest prawie nieograniczona.
W języku fizycznym moc to po prostu energia na jednostkę czasu lub alternatywnie praca na jednostkę czasu, ponieważ praca i energia wyrażone są w tych samych jednostkach - zwykle w dżulach (J), czyli w jednostce SI lub standardowej jednostce międzynarodowej, ale także ergs lub, w obliczeniach uwzględniających ciepło, kalorie lub BTU. Z kolei energia jest iloczynem siły i odległości. Siła, dla której jednostką SI jest niuton, jest iloczynem masy i przyspieszenia.
Wszystko to jednak stanowi tło. Czasami trzeba wyrazić moc w postaci ciepła, łącząc te różne jednostki w czasie, używając mnożenia lub dzielenia. Watts na BTU jest przykładem takiej konwersji.
Podstawowe pochodne
Siła, jak zauważono, jest iloczynem masy i przyspieszenia:
F = ma
Tutaj, na schemacie SI, siła ma jednostki niutonów, masa jest wyrażona w kilogramach, a przyspieszenie jest mierzone w metrach na sekundę do kwadratu lub m / s2.
Kiedy siła działa na obiekt i powoduje jego ruch, iloczyn przyłożonej siły i odległości, którą porusza obiekt, stanowi energię wymaganą do wykonania zadania. Jednostkę SI, dżul, można wyrazić w celu uproszczenia niektórych obliczeń jako niutonometr.
Wreszcie, energia wyjściowa na jednostkę czasu daje moc. Trzymając się ponownie jednostek SI, dżule podzielone przez sekundy zmniejszają się do innej jednostki SI, wata. Zatem 1 wat (W) to jedna dżula energii zużytej w ciągu jednej sekundy (1 J / s).
Energia i moc w świecie codziennym
Kiedy napotkasz odniesienie do mocy, powiedzmy, samochodu, zobaczysz formalną deklarację mocy tego silnika maszyny. 1 moc (KM) wynosi 745,7 watów. Ponieważ moc pojazdów silnikowych jest zwykle liczona w setkach, widać, że do codziennych celów wat, a przez to dżul, nie jest odpowiednio bardzo dużą mocą lub energią.
Na przykład 1 dżul to w przybliżeniu ilość energii potrzebnej do podniesienia 100-gramowego (0,1 kg) obiektu, takiego jak jabłko, 1 metr w górę w stosunku do siły grawitacji działającej w przeciwnym kierunku do wykonywanej pracy.
Wyjście BTU
BTU, skrót od British Thermal Unit, definiuje się jako ilość ciepła (energii) wymaganą do podniesienia temperatury 1 funta wody o 1 stopień Fahrenheita. Wprowadza to komplikację do większości problemów fizyki, w których masę mierzy się w kilogramach (lub różnych mocach dziesięciu kilogramów), a stopnie mierzy się w stopniach Celsjusza, zwanych również stopniami Celsjusza. 1 BTU osiąga 1055.056 dżuli lub równoważnie, 1 BTU = 1055.056 wat sekund.
Moc cieplna
Czasami przydatne jest obliczenie rozpraszania ciepła na podstawie zużycia energii w domu lub biurze. Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej mierzą ilość energii zużywanej przez zakład, 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 mediów używają kilowatów razy godziny zamiast jednostki SI watów razy sekund lub dżuli, aby liczby były wygodniejsze w użyciu.
Najbardziej podstawową konwersją między pomiarem obejmującym waty, w szczególności kWh, a BTU jest:
1 kWh = 3412 BTU
Ponieważ jednostki watów i BTU są różne, musisz określić przedział czasowy, w którym mają się odnosić te wielkości. Aby uzyskać więcej przykładów, zobacz połączoną stronę RapidTables (w sekcji Zasoby).