Watt

Information
Watt

System	Vom internationalen System abgeleitete Einheiten
Einheit von…	Leistung
Symbol	W
Namensgeber	James Watt
Konvertierungen
1W ein...	entspricht...
Grundlegende SI-Einheiten	1 kg m 2 s -3
CGS	1 × 10 7 erg s −1

Das Watt , Symbol W, ist die internationale Einheit für den Strom- oder Energiefluss (einschließlich des Wärmeflusses ). Ein Watt ist ein Joule pro Sekunde .

Der Name Watt ist eine Hommage an den schottischen Ingenieur James Watt ( Jahre 1736 - Jahre 1819 ), der die mitentwickelte Dampfmaschine . Wie alle Einheitennamen im Internationalen System ist „Watt“ ein gebräuchlicher Name, daher wird er in Kleinbuchstaben geschrieben (und im Französischen nimmt das Pluralzeichen an); aber da es von einem richtigen Namen kommt, das zugehörige Symbol W wird mit einer schriftlichen Kapital .

Definition

Watt ist die Leistung eines Systems, bei dem ein Joule Energie eine Sekunde lang gleichmäßig übertragen wird . Es entspricht daher einem Joule pro Sekunde. Da das Joule das Produkt aus einem Newton mal einem Meter und dem Newton aus einem Kilogramm mal einem Meter pro Quadratsekunde ist, entspricht das Watt einem Newtonmeter pro Sekunde oder sogar einem Kilogramm Quadratmeter pro Kubiksekunde:

{\ displaystyle 1 \; \ mathrm {W = 1 \; J \; s ^ {- 1} = 1 \; N \; m \; s ^ {- 1} = 1 \; kg \; m ^ {2 } \;s ^ {- 3}}}

Gemeinsame Vielfache

Das Kilowatt ( kW ) oder 1000 Watt (10 3 W ) ist eine häufig verwendete Einheit zur Definition der Leistung von Motoren, elektrisch oder thermisch.
Das Megawatt ( MW ) oder eine Million Watt (10 6 W ) ist die Einheit großer elektrischer Einheiten: Die Leistung einer Elektrolokomotive beträgt einige MW . Diese Einheit wird häufig in der Stromerzeugung eingesetzt: Ein französischer Kernreaktor hat eine installierte Leistung zwischen 500 und 1.650 MW Strom.
Das Gigawatt ( GW ) oder eine Milliarde Watt (10 9 W ). Die durchschnittliche Leistung französischer Kernreaktoren beträgt 1 GW .
Für die Gesamtleistung wird das Terawatt ( TW ) oder eine Billion Watt (10 12 W ) verwendet.
Das Petawatt ( PW ) oder eine Million Milliarde Watt (10 15 W ) ist ein Leistungsbereich, der erreicht werden kann, indem die Energie eines Laserpulses von 30 J Leistung in einem einzigen, sehr kurzen (30 Femtosekunden) Puls von Licht.

Größenordnungen

So wie der Begriff der Beschleunigung (ausgedrückt in m / s 2 im Internationalen System ) nicht mit dem der Geschwindigkeit ( m / s ) verwechselt werden sollte , sollte der Begriff der Leistung (Watt) nicht mit dem der Energie ( Joule ) verwechselt werden ). Die Leistung ist der Quotient einer Energie zu einer Zeit:

1 W = 1 J / s

Wenn also ein Job von 600 J produziert wird, wird dieser zum Beispiel ausgeführt:

in 10 Minuten (dh 600 Sekunden) mit einer Maschine mit einer Leistung von 1 W ;
in 1 Minute (60 Sekunden) mit einer Maschine mit einer Leistung von 10 W (wie die Leistung eines kleinen Elektromotors);
in 1 Sekunde mit einer Maschine mit einer Leistung von 600 W (wie die Leistung einer elektrischen Bohrmaschine).

Das Watt kann man sich als kleine Einheit im menschlichen Maßstab vorstellen:

ältere Glühbirnen verbrauchen in der Regel 60 Watt Leistung . Bei gleicher Beleuchtung reduziert sich der Verbrauch von Leuchtdiodenlampen (LEDs) auf nur 9 W .
Größenordnungen für verschiedene Arten von Personalcomputern:
- ein Netbook- oder Nettop- Computer benötigt ca. 15 W ,
- ein fest installierter Desktop-Computer mit seinem Flüssigkristallbildschirm benötigt eine Leistung von ca. 90 bis 200 W ,
- ein Spieler Computer erfordert bis 1200 mit einer Leistung von 250 W für entsprechende Konfigurationen von 1 bis 4 GPUs .
ein sehr anspruchsvoller Radprofi kann bei voller Anstrengung, zum Beispiel beim Zeitfahren oder bei einem Bergrennen, eine Momentanleistung (über einen Zeitraum von ca. 30 bis 45 Minuten ) ca. 430 W liefern ;
eine Waschmaschine benötigt eine Leistung in der Größenordnung von 1000 bis 2000 W ;
ein 100- PS- Automotor leistet 73.600 W , also 73,6 kW ( 1 PS = 736 W );
eine Lokomotive hat eine durchschnittliche Leistung von 4 MW ;
ein Kernkraftwerk hat eine Leistung von mehreren Milliarden Watt ( GW ); das Kernkraftwerk Gravelines hat beispielsweise eine Nennleistung von 5,4 GW .

Das Watt in der Mechanik

In der Mechanik ist das Watt die Leistung, die von einer Kraft von 1 Newton entwickelt wird, die sich 1 Sekunde lang über eine Strecke von 1 Meter bewegt . Bewegt sich der Angriffspunkt einer Kraft von 1 Newton mit einer Geschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde , beträgt die Leistung 1 Watt:

{\ displaystyle P = {\ frac {\ mathrm {d} W} {\ mathrm {d} t}} = F {\ frac {\ mathrm {d} l} {\ mathrm {d} t}} = F \ , v}

mit:

$P$ : Leistung (Watt);
$W$ : Arbeit ( Joule );
$t$ : Zeit ( Sekunden );
$F$ : Kraft ( Newton );
$l$ : Entfernung ( Meter );
$v$ : Geschwindigkeit ( Meter pro Sekunde ).

Das Watt an Strom

In der Elektrizität ist das Watt die Leistungseinheit eines Systems, das bei einer Spannung von 1 Volt eine Intensität von 1 Ampere abgibt oder aufnimmt . Die Momentanleistung ist das Produkt aus Spannung und Strom:

{\ Anzeigestil P (t) = U (t) \, I (t)}

mit:

$P ( t )$ : Leistung , Funktion der Zeit $t$ (Watt);
$U ( t )$ : elektrische Spannung , Funktion der Zeit $t$ ( Volt );
$I ( t )$ : Stromstärke , Funktion der Zeit $t$ ( Ampere ) .

Durch Integration dieser Leistung über einen Zeitraum von 1 Stunde erhalten wir eine Energiemenge, deren aktuelle praktische Einheit die Kilowattstunde entspricht, die 3.600.000 Joule entspricht .

Für Wechselströme werden zusätzlich die mittlere Leistung und die Wirkleistung definiert . Sie werden auch in Watt angegeben.

Elektrisches Watt und thermisches Watt

Die Fachbegriffe „ elektrisches Watt “ ( We ) und „ thermisches Watt “ ( Wt oder Wth ) entsprechen der in elektrischer Form bzw. in thermischer Form erzeugten Leistung. Ihre Vielfachen sind das elektrische Megawatt (MWe) und das elektrische Gigawatt (GWe) sowie das thermische Megawatt (MWt oder MWth) und das thermische Gigawatt (GWt oder GWth).

Diese Genauigkeit wird häufig verwendet, um die Stromproduktion von der Wärmeabgabe eines Kraftwerks zu unterscheiden. Die Leistung eines Kraftwerks wird im Allgemeinen in Form von elektrischer Leistung ausgedrückt. Die thermische Leistung eines Kernkraftwerks beträgt typischerweise das Dreifache seiner elektrischen Leistung. Die Differenz entspricht dem thermodynamischen Wirkungsgrad (direkt mit der Betriebstemperatur verbunden) und den Umwandlungsverlusten, da die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie nur mit Verlusten erfolgen kann (Wirkungsgrad in der Größenordnung von 30 bei 40 % ). Es erklärt den wichtigen Kühlbedarf von Wärmekraftwerken. Das Kernkraftwerk Embalse in Argentinien beispielsweise erzeugt 2.109 MW Wärme (2.109 MWth ) für nur 648 MW Strom (648 MWe ).

Diese Verwendung (von Symbolen mit Indizes) wird vom Internationalen Büro für Maß und Gewicht (BIPM) nicht empfohlen , da es davon ausgeht, dass es nur ein Watt gibt: es ändert sich die gemessene Größe, nicht die für die Messung verwendete Einheit. Im Allgemeinen „sollte das Einheitssymbol nicht verwendet werden, um spezifische Informationen über die fragliche Menge bereitzustellen, und es sollte niemals die einzige Informationsquelle für die Menge sein. Die Einheiten sollten niemals verwendet werden, um zusätzliche Informationen über die Art der Menge zu geben; diese Art von Information muss dem Symbol der Größe und nicht dem der Einheit beigefügt werden“ .

Leuchtwatt

Das Watt kann bei der Charakterisierung von Licht zwei Bedeutungen haben:

in der Physik misst es den Energiefluss ;
lange Zeit wurde es als Maßeinheit für die Leuchtkraft von Glühlampen aufgrund ihres Stromverbrauchs missbraucht - diese Korrespondenz zwischen Leuchtkraft und Stromverbrauch ist im Prinzip verschwunden. Bei Kompaktleuchtstofflampen und LEDs ist die Verwendung von Messungen der Lichtstärke in Candela und des Lichtstroms in Lumen angekommen .

Hinweise und Referenzen

Élie Lévy, Dictionary of Physics , University Press of France , Paris, 1988, p. 835.
zB entsprechend der Energie, die benötigt wird, um ein Glas Wasser 100 cm 3 von 18,5 auf 20 °C zu erwärmen .
"Netbook-Datei (Teil II) - Technologische Kriterien ..." , auf tt-hardware.com .
"Bureautique - Check-list" , auf energie.wallonie.be , eingesehen am 12. Juni 2009.
"Listing Rat n o 105 - Energie Büro", 2005 , auf ecoconso.be , abgerufen 12. Juni 2009.
(in) " Radeon HD 4870 X2 Vorschau " auf guru3d.com .
Frédéric Grappe, Radfahren und Leistungsoptimierung - Wissenschaft und Methodik des Trainings , hrsg. Universität De Boeck, Coll. "Wissenschaften und Praktiken des Sports", 2005, 448 S. , ( ISBN 2-8041-4894-7 und 9782804148942 ) , Kap. 17-18, s. 350-366 [ online lesen (Seite eingesehen am 9. Juni 2009)] .
Internationales Büro für Maß und Gewicht , Das Internationale Einheitensystem (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 th Ed. , 216 S. ( ISBN 978-92-822-2272-0 , online lesen [PDF] ) , Kap. 5.4.2 („Symbole für Mengen und Einheiten“), S. 1 37.

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

James Watt
Artikel zu Mengen mit Watt: Leistung , Watt-peak , Negawatt .
Artikel zu abgeleiteten Einheiten: Watt pro Quadratmeter , Watt pro Kelvinmeter , Watt pro Quadratmeter-Kelvin .