Watt

«Watt» har flere betydninger.

Watt er en avledet SI-enhet for effekt med symbolet W. Enheten er definert som 1 joule per sekund (1 J/s), og er altså et mål på hastigheten energi omformes med fra en form til en annen. I elektrisitetsbransjen brukes enheten som et mål på hastigheten elektrisk strøm produseres eller forbrukes med, som egentlig bare er former for energiomforming. Enheten har fått navn etter James Watt for hans bidrag til utviklingen av dampmaskinen. Den ble tatt opp av Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) i 1960.

Wattmeter.

Kilowatt (kW) har samme størrelsesorden som hestekraft, og brukes derfor ofte i sammenhenger der hestekraft tidligere ble brukt. Én metrisk hestekraft (hk.) er lik 0,73549875 kW.

Definisjon

Watt er definert som joule per sekund (arbeid per tidsenhet):

${\displaystyle \mathrm {W} ={\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {s} }}={\frac {\mathrm {N} \cdot \mathrm {m} }{\mathrm {s} }}}$

I klassisk mekanikk er én watt det arbeidet som kreves for å gi et legeme en konstant hastighet på én meter per sekund, når objektet har en tyngde eller en annen konstant motkraft på én newton.

Ved å bruke definisjonene av volt og ampere kan det vises at enheten også kan skrives på en form som er praktisk i elektromagnetisme:

${\displaystyle \mathrm {W} ={\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {s} }}={\frac {\mathrm {N} \cdot \mathrm {m} }{\mathrm {s} }}={\frac {\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{3}}}=\mathrm {V} \cdot \mathrm {A} }$

Dermed er én watt også hastigheten elektrisk arbeid utføres med når én ampere (A) passerer en potensialdifferanse på én volt (V); 1 W = 1 volt-ampere (1 V·A). Ved å bruke Ohms lov kan to andre nyttige former utledes:

${\displaystyle \mathrm {W} ={\frac {\mathrm {V} ^{2}}{\mathrm {\Omega } }}=\mathrm {A} ^{2}\cdot \mathrm {\Omega } }$

der ohm (Ω) er den avledete SI-enheten for elektrisk motstand.

Eksempler

Effekten til en klatrende person

Tyngdekraften som virker på en person med massen 70 kg, er 70 kg · 9.81 m/s² = 687 N, der 9.81 m/s² er tyngdeakselerasjon ved havoverflaten. Når personen klatrer opp en 3 meter høy stige, utfører vedkommende et arbeid på omtrent 687 N · 3 m = 2060 J. Hvis klatringen gjøres på 5 sekunder, er effekten 2060 J / 5 s = 412 W. Dette er da et mål på hastigheten hvormed kjemisk energi lagret i kroppen (ATP) omgjøres, via mekanisk energi, til termisk energi (varme).

Kroppens varmeeffekt

I kroppen omdannes daglig omtrent 10 MJ kjemisk energi til termisk energi og litt mekanisk energi (muskelarbeid).^[1] Effekten av prosessen er 10 · 10⁶ J / (24 · 60 · 60) s = 120 W. Kroppen fungerer altså som en varmeovn med effekt på rundt 100 W.

Gjennomsnittseffekten til et kraftverk

Alta kraftverk produserer årlig i snitt 655 GWh elektrisk energi. Siden det er 8 760 timer i et år, gir dette en gjennomsnittlig effekt på 655 GWh / 8760 h = 0,075 GW eller 75 MW, som er halvparten av anleggets kapasitet på 150 MW.^{[trenger referanse]}

Elektrisk og termisk watt

I elektrisitetsbransjen brukes av og til symbolet W_e eller We for å referere til elektrisk effekt eller nettoeffekt, mens W_t, W_th eller Wt viser til termisk effekt. Spesielt internasjonalt er det vanlig at kraftverk oppgir produksjonskapasitet i MW_e eller GW_e.

For eksempel har Embalse kjernekraftverk i Argentina en produksjonskapasitet på 2 109 MW_t (varme), som benyttes for å drive en turbin som bare kan gi 648 MW_e (elektrisitet). Den store forskjellen skyldes ineffektiviteten til dampturbiner og de teoretiske begrensningene til en Carnotprosess. Det er alltid et stort tap i konvertering av termisk energi til elektrisk energi.

Multipler

Som andre enheter i SI-systemet kan watt brukes sammen med alle SI-prefiksene. De vanligste prefiksene i bruk sammen med watt er kilo-, mega-, giga- og tera-.

Kilowatt

En kilowatt (kW) er tusen (10³) watt, eller 1,36 hestekraft. Kilowatt er en av de mest brukte måleenheter for effekt, og brukes blant annet til å angi effekten av motorer. Kilowattime er en korresponderende enhet for energi.

Megawatt

En megawatt (MW) er en million (10⁶) watt. Megawatt er en mye brukt måleenhet for effekt, og brukes blant annet til å angi effekten av mindre kraftverk. Megawattime er en korresponderende enhet for energi.

Gigawatt

En gigawatt (GW) er en milliard (10⁹) watt. Gigawatt brukes blant annet til å angi effekten av store kraftverk. Gigawattime er en korresponderende enhet for energi.

Terawatt

En terawatt (TW) er en billion (10¹²) watt. Enheten terawatt representerer en så stor effekt at enheten brukes lite i praksis, men den korresponderende energienheten terawattime (TWh) brukes om energiforbruk til byer og land.

Referanser

1. Jerstad, Per (2007). Rom, stoff, tid : fysikk 1.