Зміст
"Сила" - це один із багатьох термінів, що вживаються вільно в повсякденному дискурсі, що має дуже специфічне значення у фізиці. Інші включають силу, масу, енергію, струм - список майже нескінченний.
Якщо говорити з фізики, потужність - це просто енергія за одиницю часу, або, як альтернатива, робота за одиницю часу, оскільки робота і енергія виражаються в одних і тих же одиницях - зазвичай джоулях (J), що є СІ, або стандартним міжнародним, одиницею, але також ergs або, за підрахунками, коли тепло розглядається, або калорії, або BTU. Енергія, у свою чергу, є продуктом сили та відстані. Сила, одиницею SI для якої є ньютон, є добуток маси і прискорення.
Хоча все це просто фон. Часом вам потрібно буде виражати потужність через тепло, зв’язуючи ці різні одиниці через час, використовуючи або множення, або ділення. Ватт в БТУ - приклад такого перетворення.
Основні походження
Сила, як зазначалося, є добуток маси і прискорення:
F = ma
Тут, у схемі СІ, сила має одиниці ньютонів, маса виражається в кілограмах, а прискорення вимірюється в метрах на секунду в квадраті, або м / с2.
Коли сила діє на об’єкт і змушує його рухатись, добуток прикладеної сили і відстань, яку об'єкт переміщується, - це енергія, необхідна для виконання завдання. Одиниця SI, джоуль, може бути виражена для спрощення деяких обчислень як ньютон-метр.
Нарешті, вихід енергії за одиницю часу дає потужність. Знову дотримуючись одиниць СІ, джоулі, розділені на секунди, зменшуються до іншої одиниці СІ, ватт. Таким чином, 1 ват (Вт) - це один джоуль енергії, витраченої протягом однієї секунди (1 Дж / с).
Енергія і сила в повсякденному світі
Коли ви стикаєтесь з посиланням на кінські сили, скажімо, автомобіля, ви бачите офіційну заяву про потужність цього двигуна машин. 1 кінських сил (к.с.) дорівнює 745,7 Вт. Оскільки потужність автомобільних транспортних засобів, як правило, становить сотні, ви можете бачити, що для повсякденних цілей ват і, подовжуючи джоуль, - це не дуже велика кількість енергії або енергії відповідно.
Наприклад, 1 джоуль - це приблизно кількість енергії, необхідної для підняття 100-грамового (0,1-кг) предмета, такого як яблуко, на 1 метр вгору проти сили тяжіння, що діє в зворотному напрямку виконуваної роботи.
Вихід BTU
BTU, скорочений для Британської теплової установки, визначається як кількість тепла (енергії), необхідної для підвищення температури 1 фунта води на 1 градус за Фаренгейтом. Це вводить ускладнення у більшість фізичних проблем, де маса вимірюється в кілограмах (або різних потужностях у десять кілограмів), а градуси вимірюються в Цельсію, також званому центиградом. 1 БТУ спрацьовує до 1055.056 джоулів, або еквівалентно, 1 БТУ = 1055.056 ват-секунд.
Тепловіддача
Часом корисно обчислити відведення тепла від споживання електроенергії в домашніх або офісних умовах. Комунальні компанії вимірюють кількість енергії, яку об'єкт використовує, часто на місяць, у кіловат-годинах або кВт-год. Пам'ятаючи, що потужність - це енергія на одиницю часу, випливає, що енергія - це сила, помножена на час. Постачальники комунальних послуг використовують кіловат разів годин, а не одиницю ватт секунд секунди, або джоулі, щоб зробити номери зручнішими для використання.
Найбільш фундаментальне перетворення між вимірюванням, що включає ватт, зокрема кВт · год, та BTU:
1 кВт · год = 3,412 БТУ
Оскільки одиниці ваттів і БТУ різні, вам потрібно визначити часовий інтервал, через який ці величини відносяться. Щоб отримати додаткові приклади, див. Пов’язану сторінку RapidTables (у розділі Ресурси).