Ватт (русское обозначение: Вт, международное: W) — единица измерения мощности, а также теплового потока, потока звуковой энергии, мощности постоянного электрического тока, активной и полной мощности переменного электрического тока, потока излучения и потока энергии ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ) [1] . Единица названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.
В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ватт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием ватта. Например, обозначение единицы измерения энергетической яркости «ватт на стерадиан-квадратный метр» записывается как Вт/(ср·м 2 ).
Ватт как единица измерения мощности был впервые принят на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы, а также фут-фунты в минуту. В Международную систему единиц (СИ) ватт введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом [2] .
Одной из основных характеристик всех электроприборов является потребляемая мощность, поэтому на любом электроприборе (или в инструкции к нему) можно найти информацию об этой мощности, выраженной в ваттах.
Содержание
Определение [ править | править код ]
1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль [3] . Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с основными единицами СИ соотношением:
Через другие единицы СИ ватт можно выразить следующим образом:
Кроме механической (определение которой приведено выше), различают ещё тепловую и электрическую мощность.
Перевод в другие единицы измерения мощности [ править | править код ]
Ватт связан с другими, не входящими в систему СИ единицами измерения мощности, следующими соотношениями:
1 Вт = 10 7 эрг/с 1 Вт ≈ 0,102 кгс·м/с 1 Вт ≈ 1,36⋅10 −3 л. с. 1 Вт = 859,8452279 кал/ч
Кратные и дольные единицы [ править | править код ]
Для расчётов, связанных с мощностью, не всегда удобно использовать ватт сам по себе. Иногда, когда измеряемые величины очень большие или очень маленькие, гораздо удобнее пользоваться единицей измерения со стандартными приставками, что позволяет избежать постоянных вычислений порядка значения. Так, при проектировании и расчёте радаров и радиоприёмников чаще всего используют пВт или нВт, для медицинских приборов, таких как ЭЭГ и ЭКГ, используют мкВт. В производстве электричества, а также при проектировании железнодорожных локомотивов, пользуются мегаваттами (МВт) и гигаваттами (ГВт).
Стандартные приставки СИ для ватта приведены в следующей таблице.
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 10 1 Вт | декаватт | даВт | daW | 10 −1 Вт | дециватт | дВт | dW |
| 10 2 Вт | гектоватт | гВт | hW | 10 −2 Вт | сантиватт | сВт | cW |
| 10 3 Вт | киловатт | кВт | kW | 10 −3 Вт | милливатт | мВт | mW |
| 10 6 Вт | мегаватт | МВт | MW | 10 −6 Вт | микроватт | мкВт | µW |
| 10 9 Вт | гигаватт | ГВт | GW | 10 −9 Вт | нановатт | нВт | nW |
| 10 12 Вт | тераватт | ТВт | TW | 10 −12 Вт | пиковатт | пВт | pW |
| 10 15 Вт | петаватт | ПВт | PW | 10 −15 Вт | фемтоватт | фВт | fW |
| 10 18 Вт | эксаватт | ЭВт | EW | 10 −18 Вт | аттоватт | аВт | aW |
| 10 21 Вт | зеттаватт | ЗВт | ZW | 10 −21 Вт | зептоватт | зВт | zW |
| 10 24 Вт | иоттаватт | ИВт | YW | 10 −24 Вт | иоктоватт | иВт | yW |
| применять не рекомендуется | |||||||
Символы Юникода [ править | править код ]
| Обозначения в Юникоде. [4] | ||
|---|---|---|
| Символ | Название | Номер Юникода |
| ㎺ | Пиковатт (Square PW) | U+33BA |
| ㎻ | Нановатт (Square NW) | U+33BB |
| ㎼ | Микроватт (Square Mu W) | U+33BC |
| ㎽ | Милливатт (Square MW) | U+33BD |
| ㎾ | Киловатт (Square KW) | U+33BE |
| ㎿ | Мегаватт (Square MW MEGA) | U+33BF |
Примеры в природе и технике [ править | править код ]
| Величина | Описание |
|---|---|
| 10 −9 ватт | Излучение мощностью примерно в 1 нВт падает на участок поверхности Земли площадью 1 м² от звезды яркостью в +1,4 звёздной величины. |
| 5⋅10 −3 ватт | Такую мощность (или близкую к ней) имеет излучение обычных лазерных указок, сравнительно безопасное для человеческого зрения. |
| 1 ватт | Примерная мощность передатчика обычного мобильного телефона. |
| 1⋅10 3 ватт | Небольшой обогреватель. Примерная мощность излучения, падающего на 1 м 2 поверхности Земли от Солнца, находящегося в зените. Средняя годовая мощность, потребляемая одним домашним хозяйством в США (среднее потребление энергии — примерно 8900 кВт•ч/год) [5] . |
| 6⋅10 4 ватт | Легковой автомобиль с двигателем в 80 лошадиных сил. |
| 1,2⋅10 7 ватт | Электропоезд Eurostar. |
| 8,212⋅10 9 ватт | Мощность при пиковых нагрузках крупнейшей в мире АЭС Касивадзаки-Карива (Касивадзаки, Япония). |
| 2,24⋅10 10 ватт | Проектная мощность крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» (Санься, Китай). |
| 10 12 ватт | Пиковая мощность среднего удара молнии. |
| 1,9⋅10 12 ватт | Средняя оценочная электрическая мощность, потреблявшаяся человечеством в 2007 году [6] . |
| 1,5⋅10 15 ватт | Рекордная мощность импульсного лазерного излучения, достигнутая на установке Nova в 1999 году [7] . Энергия в импульсе составляла 660 Дж, длительность импульса — 440⋅10 −15 с. |
| 1,74⋅10 17 ватт | Исходя из среднего значения облучённости на поверхности Земли в 1,366 кВт/м² [8] общий поток солнечного излучения на поверхности Земли составляет примерно 174 ПВт. Если бы Земля не переизлучала эту энергию в пространство, она становилась бы массивнее на 1,94 кг каждую секунду. |
| 3,828⋅10 26 ватт | Полная мощность излучения Солнца оценивается учёными в 382,8 ИВт, что более чем в два миллиарда раз больше, чем мощность излучения, падающего на поверхность Земли. Другими словами, вследствие термоядерных реакций в центре Солнца наше светило ежесекундно теряет массу в размере 4 260 000 тонн [9] . |
Разница между понятиями киловатт и киловатт-час [ править | править код ]
Из-за схожих названий киловатт и киловатт-час часто путают в повседневном употреблении, особенно когда это относится к бытовым электроприборам. Следует, однако, учитывать, что это две различных единицы измерения, относящиеся к различным физическим величинам. В ваттах и киловаттах измеряется мощность — скорость изменения (передачи, преобразования, потребления) энергии. В то же время ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения самой энергии (работы). В ватт-часах и киловатт-часах выражается энергия, произведённая (переданная, преобразованная, потреблённая) за определённое время. Если мощность прибора постоянна, то произведённая (переданная, преобразованная, потреблённая) прибором энергия равна произведению мощности прибора на время работы прибора.
Например, если лампочка мощностью 100 Вт работала на протяжении 1 часа, то она потребила (входящая энергия) и выделила в виде света и тепла (исходящая энергия) 100 Вт·ч или 0,1 кВт·ч. 40-ваттная лампочка потребит (выделит) такое же количество энергии за 2,5 часа. Сказанное справедливо и для производимой электроэнергии. Так, мощность электростанции измеряется в киловаттах (мегаваттах), но количество поставленной потребителям в течение некоторого времени электроэнергии равно произведению мощности электростанции на упомянутое время и выражается в киловатт-часах (мегаватт-часах).
Сказанное справедливо для любого вида энергии: электрической, тепловой, механической, электромагнитной и так далее.
Ватт (обозначение: Вт, W) — в системе СИ единица измерения мощности .
Для расчётов, связанных с мощностью, не всегда удобно использовать ватт сам по себе. Иногда, когда измеряемые величины очень большие или очень маленькие, гораздо удобнее пользоваться единицей измерения со стандартными приставками, что позволяет избежать постоянных вычислений порядка значения. Так, при проектировании и расчёте радаров и радиоприёмников чаще всего используют пВт или нВт, для медицинских приборов , таких как ЭЭГ и ЭКГ , используют мкВт. В производстве электричества, а также при проектировании железнодорожных локомотивов , пользуются мегаваттами (МВт) и гигаваттами (ГВт).
Из-за схожих названий, киловатт и киловатт-час часто путают в повседневном употреблении, особенно когда это относится к электроприборам. Однако эти две единицы измерения относятся к разным физическим величинам. В ваттах и, следовательно, киловаттах измеряется мощность, то есть количество энергии , потребляемое прибором за единицу времени. Ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения энергии, то есть ими определяется не характеристика прибора, а количество работы, выполненной этим прибором.
Эти две величины связаны следующим образом. Если лампочка мощностью в 100 Вт работала на протяжении 1 часа, её работа потребовала 100 Вт·ч энергии, или 0,1 кВт·ч. 40-ваттная лампочка потребит такое же количество энергии за 2,5 часа. Мощность электростанции измеряется в мегаваттах, но количество проданной электроэнергии будет измеряться в киловатт-часах (мегаватт-часах).
Следовательно Килова́тт-час (кВт·ч) — внесистемная единица измерения работы или количества произведенной энергии . Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту, народном хозяйстве и для измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике .
Интересные факты
С помощью 1 кВт·ч можно добыть 75 кг угля , 35 кг нефти , испечь 88 буханок хлеба , выткать 10 метров ситца , вспахать 2,5 сотки земли
При подсчете энергии, потребляемой различными электрическими приборами, часто используют такие единицы, как ватт и киловатт-час. По названию они похожи и применяются в одной и той же сфере. Однако на самом деле эти единицы во многом отличаются друг от друга. Если в ваттах измеряется мощность, то кВт-час показывает, сколько энергии было потреблено прибором за определенный период его работы.
Ватт, киловатт и киловатт-час
Единица измерения ватт получила свое название в честь ученого Джеймса Ватта, который занимался изучением электричества в позапрошлом веке. Именно ему приписывают изобретение универсальной паровой машины.
В ваттах сегодня измеряется любая мощность, а не только электрическая. Например, для измерения мощности двигателя автомобиля наряду с лошадиными силами также применяется ватт. Однако чаще всего используется не сама единица «ватт», а производная от нее — киловатт (кВт). По аналогии с метром и километром, а также с граммом и килограммом один киловатт равен тысяче ватт.
Нередко также подсчет энергии ведется и в других единицах, кратных ватту. Например, для измерения большой мощности удобно применять мегаватт — единицу, которая соответствует миллиону ватт. Также можно использовать и другие префиксы международной системы единиц, в том числе и те, которые соответствуют десятым, сотым, тысячным долям.
- дециватт — это десятая часть ватта;
- сантиватт — его сотая часть;
- милливатт — это тысячная часть ватта.
Мощность электротока, которая потребляется обычными бытовыми приборами, такими как светильники, холодильник, телевизор лучше всего измеряется в кВт. Если ватт и производные единицы внесены в систему СИ, то киловатт-час там отсутствует. КВт·ч — это единица для измерения, которая внесистемная. Она была создана только для того, чтобы вести учет производящейся или, наоборот, использующейся электрической энергии.
Применение кВт·ч на территории РФ регламентирует ГОСТ, где однозначно указано название, обозначение и сфера, в которой она используется. Обозначаться киловатт-час может либо четырьмя русскими буквами, либо тремя английскими. Русское обозначение — «кВт·ч», а английское — «kW·h».
Применение величины
Согласно ГОСТу, кВт·ч — это основная единица для ведения учета количества применяющейся электрической энергии. Главное ее преимущество — удобство использования. Результаты при ее использовании получаются наиболее приемлемыми. Однако никто не запрещает при необходимости использовать и кратные единицы, например, мегаватт-час, гигаватт-час.
ГОСТом также установлены правила написания единицы измерения — «киловатт-час». Ее полное название необходимо писать с применением дефиса. Если используется краткое обозначение английскими или русскими буквами, то перед «h» и «ч» нужно ставить точку в середине строки. По сути, такая точка является знаком умножения.
Мощность приборов, работающих от электричества, а также потребляемую ими за час энергию принято указывать на их корпусе. При этом единица «ватт» может быть обозначена английской буквой — «W». Выбор той или иной производной единицы зависит от производителя.
Нередко можно видеть произведенные разными компаниями бытовые микроволновые печи, мощность и энергопотребление на корпусах которых указаны в разных единицах измерения.
Это могут быть кВт-часы, кВт или даже вольт-амперы. Например:
Если на корпусе микроволновой печи присутствуют обозначения «кВт», «kW» или «kVt», то по числу, расположенному перед ними, можно судить о тепловой мощности этого прибора.- Если же на корпусе присутствуют символы «кВт·ч» и «kW·h», то это значит, что производитель микроволновой печи решил указать электрическую мощность, которую потребляет прибор за определенный период своей работы.
Особенности расчета
Несмотря на то что мощность электроприборов зачастую указывается на их корпусах, все же нередко приходится самостоятельно подсчитывать, сколько электроэнергии потребляет та или иная бытовая техника. Чтобы не ошибиться при подсчете и прийти к правильному результату, нужно не только знать об отличиях между кВт и кВт-часами, но и уметь переводить эти величины из одной в другую. Например, мощность часто требуется перевести в энергию и наоборот.
Прежде чем приступать к подсчету энергии, которая потребляется тем или иным бытовым электрическим прибором, необходимо приготовить калькулятор, так как цифры могут получиться такими, что оперировать ими в уме будет довольно трудно.
Перед переводом мощности в энергию, то есть кВт в кВт-час, необходимо уточнить, что предварительно измерялось. Если проводились измерения показаний счетчика, то в этом случае все будет крайне просто. Достаточно лишь исправить «киловатт» на «киловатт-час».
Показания счетчика — это и есть энергия, которую потребляют электрические приборы за единицу времени. Измеряется она также в киловатт-часах. Просто в быту название этой единицы утратило слово «час». В результате она сокращенно стала называться просто кВт. Довольно часто владельцы какого-либо бытового электрического прибора переводят кВт в кВт-часы для того, чтобы определить, сколько энергии израсходуется во время его работы и, следовательно, как часто его нужно включать.
Если прибор будет потреблять слишком много энергии, то использовать придется редко, чтобы сэкономить электроэнергию. Чтобы безошибочно определить, сколько энергии потребуется тому или иному оборудованию, например, электрообогревателю, нужно знать время его работы и мощность, которая, как правило, указывается на корпусе. Например, если мощность прибора составляет 2 кВт, а работает он 3 часа, то в результате простого математического умножения можно выяснить, что суммарное потребление электроэнергии за это время — 6 киловатт-часов.
Небольшие проблемы могут возникнуть при подсчете потребляемой энергии, если мощность указана не в кВт, а в других единицах измерения. Ситуация усугубится, если еще и время измеряется не в часах, а, например, в минутах. Тогда перед тем как приступать к расчетам, необходимо перевести единицы мощности в кВт, а единицы времени — в часы. Только в этом случае результаты подсчета будут правильными.
В качестве примера можно взять обыкновенную лампу, производители которой утверждают, что ее мощность равна 100 Вт. Допустим, нужно определить, сколько используется электроэнергии, если она будет гореть целые сутки. Следует определить мощность лампочки в киловатт. Поскольку Вт (ватт) — это единица, которая является тысячной частью киловатта, нужно просто разделить это значение мощности лампочки на 1000.
То есть 100 Вт делится на 1000 и получается в результате 0,1 киловатта. На этом перевод из одной единицы мощности в другую заканчивается.
Необходимо перевести в нужную единицу показатель времени. По условию требуется определить, сколько энергии израсходует осветительный прибор за сутки. Здесь просто: в сутках 24 часа, и поэтому именно эту цифру можно считать результатом перевода единиц времени. Остается только умножить полученные в результате перевода числа и узнать, сколько энергии будет израсходовано лампочкой. 0,1 киловатт умножается на 24 часа, и в результате получается число — 2,4. Это означает, что энергопотребление прибора составляет 2,4 кВт·ч.
Так можно определить не только количество энергии, которое потребляет какой-то один прибор, но и общее энергопотребление всего электрооборудования, которое есть в доме. Главное, знать продолжительность его работы и мощность.
Потребляемая энергия некоторых приборов
Электрическая плита, которая имеет мощность 2 кВт за полчаса работы израсходует энергию, равную 1 кВт·ч. Обычная лампа, обладающая мощностью 100 Вт, при ежедневном включении на 8 часов за месяц потребит энергию, равную 24 киловатт-час. Если вместо этой лампы в таком же режиме использовать энергосберегающую, мощность которой составляет 20 Вт, то месячный расход энергии на освещение сократится в 5 раз. Энергопотребление такой лампы за месяц составит 4,8 кВт·ч.
С помощью киловатт-часов измеряется не только энергопотребление, но и, наоборот, отдача электроэнергии. Например, аккумуляторная батарея емкостью 50 А·ч и напряжением в 12 вольт, способна выработать энергию, равную 0,6 кВт·ч.
Важно не путать мощность электроприбора, которая измеряется в обычных ваттах или киловаттах с энергопотреблением этого прибора, измеряющимся уже в киловатт-часах. Несмотря на схожесть названий этих единиц и на то, что применяются они в одной и той же сфере, разница между ними большая.