Ват

Тази статия е за единицата за мощност. За латинската буква вижте W (латиница).

Ват (означава се със символа W) е мерната единица 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):

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

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-ата Генерална конференция по мерки и теглилки през 1960 г. Една от основните характеристики на всеки електроуред е употребяваната мощност, затова в инструкциите към използването 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

В таблицата по-долу са дадени някои характерни стойности на мощности по реда на нарастване.

Стойност	Описание
10⁻⁹ W	Поток енергия с мощност примерно 1 nW пада на повърхността 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 порядъка на 1 kW. Средното потребление на енергия на едно домакинство в САЩ е примерно 8900 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 на потока енергия 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 kg 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.

Дробни и кратни единици

При практически изчисления, свързани с мощността, невинаги 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 дробните единици pW и nW (пиковати и нановати), а при медицинските уреди (например в електроенцефалографията и електрокардиографията) се употребяват µW (микровати). В производството на електричество, а също така при проектирането на железопътни локомотиви и влакове се използват кратните на ват единици MW (мегавати) и GW (гигавати). В таблицата по-долу са дадени различни стойности, образувани чрез стандартните представки в SI.

Дробни и 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 други единици за измерване

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, ватчас и киловатчас

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 лампа от 100 W работи в продължение на един час, употребената от нея енергия е 100 W•h (ватчаса), 0,1 kW•h (киловатчаса, по-често означавано като kWh) или 360 kJ (килоджаула). Същата енергия би употребила електрическа крушка от 40 W в продължение на 2,5 часа, или крушка от 50 W за 2 часа. Мощността на дадена електростанция се изразява в мегаватове, докато произведена от нея енергия за дадено време се дава в мегаватчаса. 1 киловатчас (kWh) е равен на енергията, отдавана със средна мощност от 1 kW в продължение на 1 час (равна също така на 3,6 MJ).

Терминът W/h (ват за час) също често се употребява неправилно. Докато ват на (или за) час (W/h) съществува по принцип (като единица за скорост на промяна на мощността с времето), погрешно е да се смесва с ватчас (Wh).

Електрически и топлинни ватове

В електрическата индустрия електрически мегават (MW_e^[6] или MWe^[7]) е термин, който се отнася до електрическа мощност, докато топлинният мегават^[8] (MW_t, MW_th, MWt, или MWth) се отнася до произведена топлинна мощност. Понякога същата логика се прилага и към гигавата (GW_e).^[9]^[10]

Така например реактор в Аржентина генерира 2109 MW_t топлина, което създава пара, която задвижва турбина, която от своя страна генерира 648 MW_e електрическа мощност. Разликите се дължат на неефективност и вследствие на резултатите от цикъла на Карно.

Източници

↑ Ватт – физическая энциклопедия // Посетен на 3 април 2010.
↑ The Physics Factbook // Посетен на 17 февруари 2009. (на английски)
↑ U.S. Energy Information Administration – International Energy Statistics // Архивиран от оригинала на 2022-01-20. Посетен на 2011-04-25. (на английски)
↑ Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present // Посетен на 5 октомври 2005. (на английски)
↑ The Sun on nineplanets.org // Посетен на 3 април 2010. (на английски)
↑ Cleveland, C. J. Watt // Encyclopedia of Earth, 2007.
↑ How Many? A Dictionary of Units of Measurement
↑ Solar Energy Grew at a Record Pace in 2008 (excerpt from EERE Network News – U.S. Department of Energy) // 25 март 2009. Архивиран от оригинала на 2016-03-03. Посетен на 2011-04-25.
↑ Thompson and Taylor 2008, Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication SP811
↑ International Bureau of Weights and Measures. (2006). The International System of Units (SI). 132.

Външни препратки

[1] Ватт – физическая энциклопедия // Посетен на 3 април 2010.

[2] The Physics Factbook // Посетен на 17 февруари 2009. (на английски)

[3] U.S. Energy Information Administration – International Energy Statistics // Архивиран от оригинала на 2022-01-20. Посетен на 2011-04-25. (на английски)

[TSI-4] Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present // Посетен на 5 октомври 2005. (на английски)

[5] The Sun on nineplanets.org // Посетен на 3 април 2010. (на английски)

[6] Cleveland, C. J. Watt // Encyclopedia of Earth, 2007.

[7] How Many? A Dictionary of Units of Measurement

[8] Solar Energy Grew at a Record Pace in 2008 (excerpt from EERE Network News – U.S. Department of Energy) // 25 март 2009. Архивиран от оригинала на 2016-03-03. Посетен на 2011-04-25.

[9] Thompson and Taylor 2008, Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication SP811

[10] International Bureau of Weights and Measures. (2006). The International System of Units (SI). 132.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]