Содержание
«Сила» - это один из многих терминов, свободно используемых в повседневной речи, который имеет очень специфическое значение в физике. Другие включают силу, массу, энергию, ток - список практически бесконечен.
На физическом языке мощность - это просто энергия в единицу времени или, альтернативно, работа в единицу времени, поскольку работа и энергия выражаются в одних и тех же единицах - обычно в джоулях (Дж), которые являются СИ или стандартной международной единицей, но также эрг или, в расчетах, где тепло рассматривается, или калории или BTU. Энергия, в свою очередь, является продуктом силы и расстояния. Сила, единицей СИ которой является ньютон, является продуктом массы и ускорения.
Все это просто фон, хотя. Время от времени вам нужно выражать мощность в единицах тепла, связывая эти различные единицы во времени, используя либо умножение, либо деление. Ватт в BTU является примером такого преобразования.
Основные деривации
Сила, как уже отмечалось, является продуктом массы и ускорения:
F = ма
Здесь в схеме СИ сила выражается в единицах ньютонов, масса выражается в килограммах, а ускорение измеряется в метрах в секунду в квадрате или м / с.2.
Когда сила воздействует на объект и заставляет его двигаться, произведение приложенной силы на расстояние, на которое перемещается объект, является энергией, необходимой для выполнения работы. Единица СИ, джоул, может быть выражена для упрощения некоторых вычислений в ньютон-метрах.
Наконец, выход энергии в единицу времени дает мощность. Снова придерживаясь единиц СИ, джоули, деленные на секунды, уменьшаются до другой единицы СИ, ватт. Таким образом, 1 Вт (Вт) - это один джоул энергии, расходуемый в течение одной секунды (1 Дж / с).
Энергия и сила в повседневном мире
Когда вы встречаете ссылку на мощность, скажем, автомобиля, вы видите официальную декларацию мощности двигателя этой машины. 1 лошадиная сила (л.с.) равна 745,7 Вт. Поскольку мощность транспортных средств обычно исчисляется сотнями, вы можете видеть, что для повседневных целей ватт и, соответственно, джоул, не очень большое количество энергии или энергии соответственно.
Например, 1 джоул это приблизительно количество энергии, необходимое для поднятия объекта весом 100 грамм (0,1 кг), такого как яблоко, на 1 метр вверх против силы тяжести, действующей в направлении, противоположном выполненной работе.
BTU выход
BTU, сокращение от British Thermal Unit, определяется как количество тепла (энергии), необходимое для повышения температуры на 1 фунт воды на 1 градус Фаренгейта. Это приводит к усложнению большинства физических задач, когда масса измеряется в килограммах (или различных степенях в десять килограммов), а градусы измеряются в градусах Цельсия, также называемых градусами Цельсия. 1 БТЕ составляет 1055,056 Дж, или, что эквивалентно, 1 БТЕ = 1055,056 Вт / с.
Тепловая мощность
Иногда полезно рассчитать тепловыделение от потребления энергии в домашних условиях или в офисе. Коммунальные компании измеряют количество энергии, потребляемой предприятием, часто в месяц, в киловатт-часах или кВтч. Помня, что мощность - это энергия в единицу времени, отсюда следует, что энергия - это мощность, умноженная на время. Поставщики коммунальных услуг используют киловатт-часы-часы, а не единицу СИ ватт-часы-секунды, чтобы сделать числа более удобными в использовании.
Наиболее фундаментальное преобразование между измерениями, включающими ватты, в частности, кВт-ч, и BTU:
1 кВтч = 3412 БТЕ
Поскольку единицы измерения в ваттах и BTU различны, вам необходимо определить временные рамки, в которые будут соотноситься эти величины. Дополнительные примеры см. На связанной странице RapidTables (в разделе «Ресурсы»).