Watt

Informazione
Watt

Sistema	Unità derivate dal sistema internazionale
Unità di…	Potere
Simbolo	W
Eponimo	James Watt
Conversioni
1 W in...	è uguale a...
Unità SI di base	1 kg m 2 s −3
CGS	1 × 10 7 erg s −1

Il watt , simbolo W, è l' unità internazionale di potenza o flusso di energia (incluso il flusso di calore ). Un watt è un joule al secondo .

Il nome watt rende omaggio alla scozzese ingegnere James Watt ( 1736 - 1819 ), che ha contribuito a sviluppare il motore a vapore . Come tutti i nomi di unità nel Sistema Internazionale , “watt” è un nome comune, quindi è scritto in minuscolo (e in francese prende il segno plurale); ma poiché deriva da un nome proprio, il simbolo associato W si scrive con la maiuscola .

Definizione

Watt è la potenza di un sistema in cui un joule di energia viene trasferito uniformemente per un secondo . È quindi pari a un joule al secondo. Poiché il joule è il prodotto di un newton per un metro , e il newton quello di un chilogrammo per un metro al secondo quadrato, il watt è uguale a un newton metro al secondo o anche un chilogrammo metro quadrato al secondo cubo:

{\ displaystyle 1 \; \ mathrm {W = 1 \; J \; s ^ {- 1} = 1 \; N \; m \; s ^ {- 1} = 1 \; kg \; m ^ {2 } \; s ^ {- 3}}}

multipli comuni

Il kilowatt ( kW ), o 1000 watt (10 3 W ), è un'unità frequentemente utilizzata per definire la potenza dei motori, elettrici o termici.
Il megawatt ( MW ), ovvero un milione di watt (10 6 W ), è l'unità delle grandi unità elettriche: la potenza di una locomotiva elettrica è di pochi MW . Questa unità è frequentemente utilizzata nella produzione di elettricità: un reattore nucleare francese ha una capacità installata compresa tra 500 e 1.650 MW di elettricità.
Il gigawatt ( GW ), ovvero un miliardo di watt (10 9 W ). La potenza media dei reattori nucleari francesi è di 1 GW .
Il terawatt ( TW ), o un trilione di watt (10 12 W ), viene utilizzato per le potenze nominali complessive.
Il petawatt ( PW ), ovvero un milione di miliardi di watt (10 15 W ), è un intervallo di potenza che può essere ottenuto concentrando l'energia di un impulso laser di potenza di 30 J in un singolo impulso molto breve (30 femtosecondi) di leggero.

Ordini di grandezza

Proprio come il concetto di accelerazione (espressa in m / s 2 nel Sistema Internazionale ) non deve essere confusa con quella di velocità ( m / s ), il concetto di potenza (watt) non deve essere confusa con quella di ' energia ( joule ). La potenza è il quoziente di un'energia per un tempo:

1 W = 1 J/s

Quindi, se viene prodotto un lavoro di 600 J , verrà eseguito, ad esempio:

in 10 minuti (cioè 600 secondi) con una macchina con una potenza di 1 W ;
in 1 minuto (60 secondi) con una macchina da 10 W di potenza (come la potenza di un motorino elettrico);
in 1 secondo con una macchina dalla potenza di 600 W (come la potenza di un trapano elettrico).

Il watt può essere pensato come una piccola unità a misura d'uomo:

le vecchie lampadine a incandescenza consumano in genere 60 watt di potenza . A parità di illuminazione, il consumo delle lampade a diodi emettitori di luce (LED) si riduce a soli 9 W .
ordini di grandezza per diversi tipi di personal computer:
- un computer di tipo netbook o nettop richiede circa 15 W ,
- un computer fisso con il suo schermo a cristalli liquidi richiede una potenza di circa 90-200 W ,
- un computer per giocatori richiede da 250 a 1200 W di potenza per le rispettive configurazioni da 1 a 4 GPU .
un ciclista professionista di altissimo livello può erogare a pieno sforzo, ad esempio durante una cronometro o durante una gara di montagna, una potenza istantanea (in un arco di tempo che va dai 30 ai 45 minuti circa) di circa 430 W ;
una lavatrice richiede una potenza dell'ordine di 1000-2000 W ;
un motore automobilistico da 100 CV eroga una potenza di 73.600 W , cioè 73,6 kW ( 1 CV = 736 W );
un motore di un treno ha una potenza media di 4 MW ;
una centrale nucleare ha una potenza di diversi miliardi di watt ( GW ); la centrale nucleare di Gravelines, ad esempio, ha una potenza nominale di 5,4 GW .

Il watt in meccanica

In meccanica , il watt è la potenza sviluppata da una forza di 1 newton che si muove su una distanza di 1 metro per 1 secondo . Se il punto di applicazione di una forza di 1 newton si muove alla velocità di 1 metro al secondo , la potenza vale 1 watt:

{\ displaystyle P = {\ frac {\ mathrm {d} W} {\ mathrm {d} t}} = F {\ frac {\ mathrm {d} l} {\ mathrm {d} t}} = F \ , v}

con:

$P$ : potenza (watt);
$W$ : lavoro ( joule );
$t$ : tempo ( secondi );
$F$ : forza ( newton );
$l$ : distanza ( metri );
$v$ : velocità ( metri al secondo ).

Il watt in elettricità

In elettricità , il watt è l'unità di potenza di un sistema che fornisce o assorbe un'intensità di 1 ampere sotto una tensione di 1 volt . La potenza istantanea è il prodotto di tensione e corrente:

{\ stile di visualizzazione P (t) = U (t) \, I (t)}

con:

$P ( t )$ : potenza , funzione del tempo $t$ (watt);
$U ( t )$ : tensione elettrica , funzione del tempo $t$ ( volt );
$I ( t )$ : intensità della corrente elettrica , funzione del tempo $t$ ( ampere ).

Da integrare questa potenza per un periodo di 1 ora , si ottiene una quantità di energia cui attuale unità pratica è il kilowattora equivalente a 3.600.000 joule .

Per le correnti alternate si definiscono anche la potenza media e la potenza effettiva . Sono anche espressi in watt.

Watt elettrico e watt termico

I termini tecnici “ watt elettrico ” ( We ) e “ watt termico ” ( Wt o Wth ) corrispondono alla potenza prodotta rispettivamente in forma elettrica e in forma termica. I loro multipli sono il megawatt elettrico (MWe) e il gigawatt elettrico (GWe), il megawatt termico (MWt o MWth) e il gigawatt termico (GWt o GWth).

Questa precisione è comunemente usata per distinguere la produzione di elettricità dalla dissipazione di calore di una centrale elettrica. La potenza di una centrale elettrica è generalmente espressa sotto forma di energia elettrica. La potenza termica di una centrale nucleare è tipicamente tre volte la sua potenza elettrica. La differenza corrispondente al rendimento termodinamico (direttamente legato alla temperatura di esercizio) e alle perdite di conversione, dato che la trasformazione dell'energia termica in energia elettrica può essere effettuata solo con perdite (rendimento dell'ordine del 30 al 40 % ). Spiega l'importante necessità di raffreddamento delle centrali termiche. Ad esempio, la centrale nucleare di Embalse in Argentina genera 2.109 MW di calore (2.109 MWth ) per soli 648 MW di elettricità (648 MWe ).

Questo uso (di simboli con indici) non è raccomandato dall'International Bureau of Weights and Measures (BIPM), che considera che esiste un solo watt: è la grandezza misurata che cambia, non l'unità utilizzata per la misurazione. In generale, “il simbolo dell'unità non dovrebbe essere utilizzato per fornire informazioni specifiche sulla quantità in questione e non dovrebbe mai essere l'unica fonte di informazioni sulla quantità. Le unità non dovrebbero mai essere utilizzate per fornire informazioni aggiuntive sulla natura della quantità; questo tipo di informazione va allegata al simbolo della grandezza e non a quello dell'unità” .

Watt luminoso

Il watt può avere due significati quando si tratta di caratterizzare la luce:

in fisica, misura il flusso di energia ;
per molto tempo è stato utilizzato impropriamente come unità di misura della luminosità delle lampade ad incandescenza in base al loro consumo elettrico - questa corrispondenza tra luminosità e consumo elettrico è, in linea di principio, scomparsa. Con le lampadine fluorescenti compatte e i LED è arrivato l'utilizzo delle misurazioni dell'intensità luminosa in candele e del flusso luminoso in lumen .

Note e riferimenti

Élie Lévy, Dizionario di fisica , University Press of France , Parigi, 1988, p. 835.
Es. corrispondente all'energia necessaria per innalzare la temperatura di un bicchiere d'acqua di 100 cm 3 da 18,5 a 20 °C .
"File Netbook (parte II) - Criteri tecnologici ..." , su tt-hardware.com .
"Bureautique - Check-list" , su energie.wallonie.be , consultato il 12 giugno 2009.
"Listing Council n o 105 - Energy office", 2005 , su ecoconso.be , consultato il 12 giugno 2009.
(in) " Anteprima Radeon HD 4870 X2 " su guru3d.com .
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International Bureau of Weights and Measures , The International System of Units (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 ° ed. , 216 pag. ( ISBN 978-92-822-2272-0 , leggi online [PDF] ) , cap. 5.4.2 (“Simboli di quantità e unità”), p. 37.