Ват

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница Тази статия е за единицата за мощност. За латинската буква вижте W (латиница).

Ватметър — уред за измерване на електрическа мощност

Ват (означава се със символа W) е единицата за измерване на мощност в Международната система единици (SI). Мощността по дефиниция е отношението на извършената работа към времето за нейното извършване. Тъй като във физиката работа и енергия са практически тъждествени, на мощността може да се гледа като на скоростта на промяна на енергията с времето.

Мощността е един ват, когато за една секунда (s) се пренася един джаул (J) енергия (или дадена сила извършва работа един джаул).[1] Един ват в електричеството също така е равен на един волт при електрически ток един ампер (1 W = 1 V · A):

W = \frac{J} {s} = \frac{N\cdot m} {s} = \frac{kg\cdot m^2} {s^3} = VA

Портрет на Джеймс Уат

Единицата „ват“ е наречена на името на Джеймс Уат (1736 - 1819), шотландски учен и инженер, заради приноса му към развитието на парната машина. Името е прието от Втория конгрес на Британската асоциация за развитие на науката през 1889 г. Дотогава се използва единицата конска сила, въведена също от Уат. Единицата ват влиза като стандартна единица в SI на 11-тата Генерална конференция по мерки и теглилки през 1960 г. Една от основните характеристики на всеки електроуред е употребяваната мощност, затова в инструкциите към изолзването му винаги може да се намери информация за това колко вата са необходими за неговата правилна работа.

Широко използвана кратна единица е 1 kW = 1000 W. Все още се използва и конската сила, особено при двигателите с вътрешно горене. Тя е равна приблизително на 735 W (или точно 735,49875 W).

Формулата за мощност се дава с:

P = \frac{F \cdot d}{t} = \int F \cdot \mathrm{d}v = \frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}t}

където F е силата (N), d - разстоянието (m), t - времето (s), v - скоростта (m/s) и W - работата (J).

Електрическата мощност се изчислява като:

P(t) = U(t) \cdot I(t)

където P (t) е мощността като функция на времето t, а U (t) и I (t) - съответно електрическият потенциал и токът.

Някои интересни примери[редактиране | edit source]

В таблицата по-долу са дадени някои характерни величини на мощността по реда на нарастване.

Величина Описание
10−9 W Поток енергия с мощност примерно 1 nW пада на поверхността на земята на площ 1 m² от звезда с яркост +1,4 звездна величина.
5×10−3 W Такава мощност имат обикновено лазерните показалки.
1 W Примерна мощност на приемник/предавател на обикновен мобилен телефон.
25 - 100 W Средна мощност на лампа с нажежаема жичка
10³ W Неголям нагревател има мощност от порядка на 1 kW. Средното потребление на енергия на едно домакинство в САЩ е примерно 8 900 киловатчаса за година, което съответства на равномерно потребление на мощност 1 kW в течение на една година.[2]
6×104 W Лек автомобил с двигател в 80 конски сили има мощност примерно равна на 60 kW.
12×106 W Електрическият влак Eurostar има мощност около 12 MW.
8,2×109 W Електростанцията в град Касивадзаки (Япония), най-голямата в света атомна електроцентрала, при най-големите натоварвания в пиковите часове изработва 8,212 GW електроенергия.
2,24×1010 W Най-голямата електростанция в света, Три клисури, намираща се в Китай, има проектна мощност от 22,4 GW.
1012 W Средната мощност на една гръмотевица е примерно равна на 1 ТW.
1,9×1012 W Общата мощност на употребената от човечеството електроенергия през 2007 г. се оценява на 1,95 ТW[3].
174×1015 W Изхождайки от средния мощностен поток енергия на повърхността на Земята от 1,366 kW/m²,[4] общата мощност нa потока eнергия от слънчевото излъчване, падащо на Земята, е примерно равна на 174 PW. По този начин, ако Земята не излъчваше енергия в пространството, тя би станала по-тежка с 1,94 килограма всяка секунда.
3,86×1026 W Пълната мощност на излъчване от Слънцето се оценява от учените на 386 YW,[5] което е повече от два милиарда повече, отколкото мощността на излъчване, падаща на земята. С други думи, вследствие на термоядрените реакции в центъра на Слънцето, светилото ежесекундно губи маса от около 4 000 000 тона.

Кратни единици[редактиране | edit source]

При практически изчисления, свързани с мощността, не винаги е удобно да се използва единицата ват. По принцип ват е малка величина. Понякога, когато измерваните мощности са особено големи или особено малки (на няколко порядъка), по-удобни се оказват единици, образувани със стандартните представки. Така например, при проектиране и разчет на радарни устройства или радиоприемници често се използват pW и nW, а при медицинските прибори (например в електроенцефалографията и електрокардиографията) се употребяват µW. В производството на електричество, а също така при проектирането на железопътни локомотиви и влакове се използват MW (мегавати) и GW (гигавати). В таблицата по-долу са дадени различни стойности, образувани чрез стандартните представки в SI.

Кратни единици за мощност
Стойност Символ Име Стойност Символ Име

10-1 W
10-2 W
10-3 W
10-6 W
10-9 W
10-12 W
10-15 W
10-18 W
10-21 W
10-24 W

dW
cW
mW
µW
nW
pW
fW
aW
zW
yW

дециват
сантиват
миливат
микроват
нановат
пиковат
фемтоват
атоват
септоват
йоктоват

101 W
102 W
103 W
106 W
109 W
1012 W
1015 W
1018 W
1021 W
1024 W

daW
hW
kW
MW
GW
TW
PW
EW
ZW
YW

декават
хектоват
киловат
мегават
гигават
терават
петават
ексават
сетават
йотават

Връзка с някои други единици за измерване[редактиране | edit source]

Ватът е свързан с някои други единици за измерване по следния начин:

1 W = 107 erg/s (ерг за секунда)
1 W ≈ 0,102 kgf·m/s (килограм сила метър в секунда)
1 W ≈ 1,36×10−3 hp (конски сили)
1 W = 859,8452279 cal/h (калории в час)
1 cal/h = 1.163×10−3 W (100 kcal=116,3 W)

Разлика между ват, киловатчас и ват/час[редактиране | edit source]

Много често във всекидневието термините за мощност и енергия се объркват едни с други. Трябва да се помни, че мощността е енергията, генерирана за единица време. Те имат различни мерни единици.

Така например, когато електрическа крушка от 100 W работи в продължение на един час, употребената от нея енергия е 100 ватчаса (W•h), 0.1 киловатчаса, или 360 kJ. Същата енергия би стигнала за 40W електрическа крушка в продължение на 2,5 часа, или за 50W крушка за 2 часа. Мощността на дадена електростанция се изразява във ватове, докато годишната произведена енергия от нея се дава в киловатчаса. 1 киловатчас (kWh) е равен на енергията, раздавана със средна мощност от 1 kW в продължение на 1 час (равна също така на 3.6 MJ).

Терминът W/h (ват/час) също често се употребява неправилно.[6] Ват за час (W/h) може да се използва за означаване на работната мощност на дадена машина.

Електрически и топлинни ватове[редактиране | edit source]

В електрическата индустрия, електрически мегават (MWe[7] или MWe[8]) е термин, който се отнася до електрическа мощност, докато топлинният мегават[9] (MWt, MWth, MWt, или MWth) се отнася до произведена топлинна мощност. Понякога същата логика се прилага и към гигавата (GWe).[10] [11]

Така например реактор в Аржентина генерира 2109 MWt топлина, което създава пара, която задвижва турбина, която от своя страна генерира 648 MWe електрическа мощност. Разликите се дължат на неефективност и следствие на резулатите от цикъла на Карно.

Източници[редактиране | edit source]

  1. Ватт - физическая энциклопедия. // Посетен на 2010-04-03.
  2. The Physics Factbook. // Посетен на 17 February 2009.
  3. ((en))  U.S. Energy Information Administration - International Energy Statistics. //
  4. Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present. // Посетен на 2005-10-05.
  5. The Sun on nineplanets.org. // Посетен на 2010-04-03.
  6. Inverter Selection. // Northern Arizona Wind and Sun. Посетен на 27 March 2009.
  7. Cleveland, C. J.. Watt. // Encyclopedia of Earth, 2007.
  8. How Many? A Dictionary of Units of Measurement. //
  9. Solar Energy Grew at a Record Pace in 2008 (excerpt from EERE Network News - U.S. Department of Energy). // 25 March 2009.
  10. Thompson and Taylor 2008, Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication SP811
  11. International Bureau of Weights and Measures. (2006). The International System of Units (SI). 132.

Външни препратки[редактиране | edit source]