Watt

watt ⓘ
Birim sistemi	SI türetilmiş birim
Birimi	Güç
Sembol	W
Adını	James Watt
Dönüşümler
1 W ...	... eşittir ...
SI temel birimleri	1 kg⋅m2⋅s-3
CGS birimleri	107 erg⋅s-1
İngilizce Mühendislik Birimleri	0,7375621 ft⋅lbf/s = 0,001341022 hp

Watt (sembol: W) bir güç veya radyant akı birimidir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), (SI temel birimlerinde) 1 kg⋅m²⋅s-3 veya eşdeğer olarak saniyede 1 joule'den türetilmiş bir birim olarak tanımlanır. Enerji aktarım hızını ölçmek için kullanılır. Watt, adını 1776'da Newcomen motorunu kendi buhar motoruyla geliştiren 18. yüzyıl İskoç mucidi, makine mühendisi ve kimyager James Watt'tan (1736-1819) almıştır. Watt'ın icadı Sanayi Devrimi için temel teşkil etmiştir. ⓘ

Watt, SI'de, uluslararası standart güç birimidir. ⓘ

Genel bakış

Bir nesnenin hızı, bir newtonluk sabit bir karşıt kuvvete karşı saniyede bir metrede sabit tutulduğunda, yapılan işin oranı bir watt'tır.

$\mathrm {1~W=1~{\frac {J}{s}}=1~{\frac {N{\cdot }m}{s}}=1~{\frac {kg{\cdot }m^{2}}{s^{3}}}}$ ⓘ

Elektromanyetizma açısından, bir watt, bir voltluk (V) bir elektrik potansiyel farkı boyunca bir amperlik (A) bir akım aktığında elektriksel işin gerçekleştirilme oranıdır, yani watt volt-amper ile eşdeğerdir (ancak ikinci birim, bir elektrik devresinin gerçek gücünden farklı bir miktar için kullanılır).

$\mathrm {1~W=1~V\cdot 1~A}$ ⓘ

Yukarıdaki denklem ve Ohm yasası kullanılarak watt için iki ek birim dönüşümü bulunabilir.

$\mathrm {1~W=1~{\frac {V^{2}}{\Omega }}=1~A^{2}{\cdot }\Omega }$

burada ohm ($\Omega$) SI tarafından türetilmiş elektrik direnci birimidir. ⓘ

Örnekler

• Kütlesi 100 kg olan ve 3 metre yüksekliğindeki bir merdiveni 5 saniyede tırmanan bir kişi yaklaşık 600 watt'lık bir iş yapmaktadır. Kütle çarpı yerçekimine bağlı ivme çarpı yükseklik bölü nesneyi verilen yüksekliğe kaldırmak için geçen süre iş yapma oranını veya gücü verir.
• Sekiz saatlik bir gün boyunca bir işçi ortalama 75 watt'lık bir çıktı sağlayabilir; daha yüksek güç seviyelerine kısa aralıklarla ve sporcular tarafından ulaşılabilir. ⓘ

SI birimi olarak kökeni ve benimsenmesi

Watt, adını İskoç mucit James Watt'tan almıştır. Birim adı ilk olarak C. William Siemens tarafından Ağustos 1882'de İngiliz Bilim İlerleme Derneği'nin Elli İkinci Kongresi'nde yaptığı Başkanlık Konuşması'nda önerilmiştir. Pratik birimler sistemindeki birimlere önde gelen fizikçilerin adlarının verildiğine dikkat çeken Siemens, watt'ın bir güç birimi için uygun bir isim olabileceğini öne sürmüştür. Siemens bu birimi, o zamanlar var olan pratik birimler sistemi içinde tutarlı bir şekilde "bir Volt'luk potansiyel farkı boyunca bir Ampere'lik bir akım tarafından iletilen güç" olarak tanımladı. ⓘ

Ekim 1908'de Londra'da düzenlenen Uluslararası Elektrik Birimleri ve Standartları Konferansı'nda, pratik elektrik birimleri için "uluslararası" tanımlar oluşturuldu. Siemens'in tanımı "uluslararası" watt olarak kabul edildi. (Ayrıca kullanılan: 1 A² × 1 Ω.) Watt, birimlerin "pratik sisteminde" 10⁷ birim güce eşit olarak tanımlandı. "Uluslararası birimler" 1909'dan 1948'e kadar egemen olmuştur. 1948'deki 9. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansından sonra, "uluslararası" watt pratik birimlerden mutlak birimlere (yani sadece uzunluk, kütle ve zaman kullanılarak) yeniden tanımlandı. Somut olarak bu, 1 watt'ın artık bir zaman biriminde aktarılan enerji miktarı, yani 1 J/s olarak tanımlandığı anlamına geliyordu. Bu yeni tanımda, 1 "mutlak" watt = 1.00019 "uluslararası" watt'tır. 1948'den önce yazılmış metinlerde "uluslararası" watt kullanılmış olması muhtemeldir, bu da bu döneme ait sayısal değerleri 1948 sonrası watt ile karşılaştırırken dikkatli olunması gerektiği anlamına gelir. 1960 yılında, 11. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı "mutlak" watt'ı güç birimi olarak Uluslararası Birimler Sistemine (SI) kabul etmiştir. ⓘ

Katları

SI watt (W) katları ⓘ Submultiples Katları Değer SI sembolü İsim Değer SI sembolü İsim 10-1 W dW deciwatt 101 W daW decawatt 10-2 W cW centiwatt 102 W hW hektowatt 10-3 W mW miliwatt 103 W kW kilowatt 10-6 W µW microwatt 106 W MW megawatt 10-9 W nW nanowatt 109 W GW gigawatt 10-12 W pW picowatt 1012 W TW terawatt 10-15 W fW femtowatt 1015 W PW petawatt 10-18 W aW attowatt 1018 W EW exawatt 10-21 W zW zeptowatt 1021 W ZW zettawatt 10-24 W yW yoctowatt 1024 W YW yottawatt Ortak katlar kalın harflerle yazılmıştır

Yoctowatt

Yektowatt (yW), bir watt'ın septilyonda birine (10-24 W) eşittir. ⓘ

Zeptowatt

Zeptowatt (zW), bir watt'ın sekstilyonda birine (10-21 W) eşittir. ⓘ

Attowatt

Attowatt (aW), bir watt'ın kentilyonda birine (10-18 W) eşittir. Uluslararası standart referans ses basıncı olan 1 μPa'ya karşılık gelen sudaki ses yoğunluğu yaklaşık 0,65 aW/m²'dir. ⓘ

Femtowatt

Femtowatt (fW), bir watt'ın katrilyonda birine (10-15 W) eşittir. Femtowatt cinsinden ölçülen teknolojik açıdan önemli güçler genellikle radyo ve radar alıcılarına ilişkin referanslarda bulunur. Örneğin, hassasiyet, sessizlik ve sinyal-gürültü için anlamlı FM tuner performans rakamları, anten girişine uygulanan RF enerjisinin belirtilmesini gerektirir. Bu giriş seviyeleri genellikle dBf (1 femtowatt'a referanslı desibel) cinsinden belirtilir. Bu, 75 ohm'luk bir yükte 0,2739 mikrovolt ya da 300 ohm'luk bir yükte 0,5477 mikrovolttur; belirtim, ayarlayıcının RF giriş empedansını dikkate alır. ⓘ

Picowatt

Çok daha büyük olan petawatt (PW) ile karıştırılmaması gereken picowatt (pW), bir watt'ın trilyonda birine (10-12 W) eşittir. Pikowatt cinsinden ölçülen teknolojik açıdan önemli güçler tipik olarak radyo ve radar alıcıları, akustik ve radyo astronomi biliminde kullanılır. Bir pikowatt, bu miktar desibel cinsinden bir seviye olarak ifade edildiğinde ses gücünün uluslararası standart referans değeridir. ⓘ

Nanowatt

Nanowatt, wattın milyarda birine eşittir. Topraktaki bir metre karelik bir alan yüzeyi, +3,5 görünür boyuttati tek bir yıldızdan bir nanowattlık güç alır. Nanowatt ile ölçülen güçlerin önemi, yine radyo ve radar alıcılarında anlaşılır. ⓘ

Mikrowatt

Mikrowatt (µW), bir watt'ın milyonda birine (10-6 W) eşittir. Mikrowatt cinsinden ölçülen önemli güçler tipik olarak elektroensefalograf (EEG) ve elektrokardiyograf (EKG) gibi tıbbi enstrümantasyon sistemlerinde, çok çeşitli bilimsel ve mühendislik aletlerinde ve ayrıca radyo ve radar alıcılarına referans olarak belirtilir. Hesap makineleri ve saatler gibi cihazlar için kompakt güneş pilleri tipik olarak mikrowatt cinsinden ölçülür. ⓘ

Miliwatt

Miliwatt (mW), bir watt'ın binde birine eşittir (0,001 W veya 10-3 W). Tipik bir lazer pointer yaklaşık 5 miliwatt ışık gücü verirken, tipik bir işitme cihazı 1 miliwatt'tan daha az kullanır. Ses sinyalleri ve diğer elektronik sinyal seviyeleri genellikle 1 miliwatt'a referansla dBm cinsinden ölçülür. ⓘ

Centiwatt

Centiwatt (cW) bir watt'ın yüzde birine eşittir (0,01 W veya 10-2 W). ⓘ

Deciwatt

Desiwatt (dW) bir watt'ın onda birine eşittir (0,1 W veya 10-1 W). ⓘ

Dekawatt

Dekawatt (daW) on watt'a (10 W veya 10¹ W) eşittir. ⓘ

Hektowatt

Hektowatt (hW) yüz watt'a (100 W veya 10² W) eşittir. ⓘ

Kilowatt

Kilowatt (kW) bin watt'a (1000 W veya 10³ W) eşittir. Bu birim tipik olarak motorların çıkış gücünü ve elektrik motorlarının, aletlerin, makinelerin ve ısıtıcıların gücünü ifade etmek için kullanılır. Aynı zamanda radyo ve televizyon vericilerinin elektromanyetik güç çıkışını ifade etmek için kullanılan yaygın bir birimdir. ⓘ

Bir kilowatt yaklaşık olarak 1,34 beygir gücüne eşittir. Bir ısıtma elemanlı küçük bir elektrikli ısıtıcı 1 kilowatt kullanabilir. Amerika Birleşik Devletleri'nde bir evin ortalama elektrik tüketimi yaklaşık 1 kilovattır. ⓘ

Dünya üzerindeki 1 metrekarelik bir yüzey alanı, Güneş'ten tipik olarak yaklaşık 1 kilovat güneş ışığı (güneş ışınımı) alır (açık bir günde, öğle vakti, ekvatora yakın). ⓘ

Megawatt

Megawatt (MW) bir milyon watt'a (10⁶ W) eşittir. Büyük elektrik motorları; uçak gemileri, kruvazörler ve denizaltılar gibi büyük savaş gemileri; büyük sunucu çiftlikleri veya veri merkezleri ve süper çarpıştırıcılar gibi bazı bilimsel araştırma ekipmanları ve çok büyük lazerlerin çıkış darbeleri dahil olmak üzere birçok olay veya makine bu ölçekte enerji üretir veya enerji dönüşümünü sürdürür. Büyük bir konut veya ticari bina elektrik gücü ve ısı olarak birkaç megawatt kullanabilir. Demiryollarında, modern yüksek güçlü elektrikli lokomotifler tipik olarak 5 veya 6 MW'lık bir tepe güç çıkışına sahipken, bazıları çok daha fazlasını üretir. Örneğin Eurostar 12 MW'tan fazla güç kullanırken, ağır dizel-elektrikli lokomotifler tipik olarak 3 ve 5 MW güç üretir/kullanır. ABD nükleer enerji santrallerinin net yaz kapasiteleri yaklaşık 500 ila 1300 MW arasındadır. ⓘ

Oxford İngilizce Sözlüğü'nde (OED) megawatt'a yapılan en eski atıf, 1900 Webster's International Dictionary of the English Language'de yer alan bir referanstır. OED ayrıca megawatt'ın 28 Kasım 1947 tarihli Science dergisindeki bir makalede (506:2) yer aldığını belirtmektedir. ⓘ

Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı'nın gigawatt'ı açıklayan bir videosu. ⓘ

Gigawatt

Gigawatt (GW) bir milyar watt'a (10⁹ W) veya 1 gigawatt = 1000 megawatt'a eşittir. Bir GW, bir milyon nüfuslu bir sanayi şehri için tipik ortalama güçtür ve aynı zamanda büyük bir elektrik santralinin çıktısıdır. Bu nedenle GW birimi büyük enerji santralleri ve elektrik şebekeleri için kullanılır. Örneğin, 2010 yılı sonunda Çin'in Shanxi eyaletindeki elektrik kesintilerinin 5-6 GW'a çıkması beklenirken, Almanya'daki rüzgar enerjisi kurulum kapasitesi 25.8 GW olmuştur. Belçika Doel Nükleer Santralinin en büyük ünitesi (dört üniteden biri) 1.04 GW'lık bir pik çıkışa sahiptir. HVDC dönüştürücüler 2 GW'a kadar güç değerleriyle inşa edilmiştir. ⓘ

Gigawatt, wattın bir milyar katıdır. Bu birim bazen büyük güç santralleri için kullanılır. Örneğin; 1992'de işletmeye alınan Türkiye'deki Atatürk Barajı ve Hidroelektrik Santralinin 8 türbininin kurulu gücü 2,4 GW'tır. ⓘ

Terawatt

Terawatt (TW) bir trilyon watt'a (10¹² W) eşittir. Dünya çapında insanlar tarafından kullanılan birincil enerji 2019 yılında yaklaşık 160.000 terawatt-saatti ve bu da o yıl ortalama 18 TW sürekli güç tüketimine karşılık geliyordu. 1960'ların ortalarından 1990'ların ortalarına kadar en güçlü lazerler terawatt cinsinden güç üretti, ancak yalnızca nanosaniye aralıklarla. Ortalama yıldırım çarpması 1 TW'a ulaşır, ancak bu çarpmalar sadece 30 mikrosaniye sürer. ⓘ

Petawatt

Petawatt (PW) bir katrilyon watt'a (10¹⁵ W) eşittir ve mevcut nesil lazerler tarafından pikosaniye (10-12 s) mertebesinde zaman ölçekleri için üretilebilir. Bu tür lazerlerden biri, Lawrence Livermore'un Nova lazeridir ve chirped pulse amplification adı verilen bir işlemle 1,25 PW (1,25×10¹⁵ W) güç çıkışına ulaşmıştır. Atımın süresi kabaca 0,5 ps (5×10-13 s) olup toplam 600 J enerji vermektedir. Bir başka örnek de Osaka Üniversitesi Lazer Mühendisliği Enstitüsü'nde (ILE) bulunan ve yaklaşık 1 ps'lik bir süre için 2 PW'lik bir güç çıkışı elde eden Hızlı Ateşleme Deneyleri için Lazer'dir (LFEX). ⓘ

Ortalama 1.366 kW/m² toplam güneş ışınımına dayanarak, Dünya atmosferine çarpan güneş ışığının toplam gücünün 174 PW olduğu tahmin edilmektedir. Dünya'nın enerji dengesizliği olarak ölçülen gezegenin ortalama küresel ısınma oranı, 2019 itibariyle yaklaşık 0,5 PW'ye (gelen güneş enerjisinin %0,3'ü) ulaşmıştır. ⓘ

Exawatt

Ekzawatt (EW) bir kentilyon watt'a (10¹⁸ W) eşittir. ⓘ

Zettawatt

Zettawatt (ZW) bir sekstilyon watt'a (10²¹ W) eşittir. ⓘ

Yottawatt

Yottawatt (YW) bir septilyon watt'a (10²⁴ W) eşittir. Güneş'in güç çıkışı 382,8 YW'dir. ⓘ

Elektrik enerjisi endüstrisindeki konvansiyonlar

Elektrik enerjisi endüstrisinde, megawatt elektrik (MWe veya MWe) geleneksel olarak bir jeneratör tarafından üretilen elektrik gücünü ifade ederken, megawatt termal veya termal megawatt (MWt, MWt veya MWth, MWth) santral tarafından üretilen termal gücü ifade eder. Örneğin, Arjantin'deki Embalse nükleer enerji santrali 2109 MWt (yani ısı) üretmek için bir fisyon reaktörü kullanır, bu da 648 MWe (yani elektrik) üreten bir türbini çalıştırmak için buhar oluşturur. Bazen gigawatt elektrik (GWe) gibi diğer SI önekleri de kullanılır. SI standardını koruyan Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu, bir miktar hakkında daha fazla bilginin birim sembolüne değil, miktar sembolüne eklenmesi gerektiğini belirtmektedir (yani, P = 270 Wth yerine P_thermal = 270 W) ve bu nedenle bu birimler SI dışıdır. SI ile uyumlu olarak, enerji şirketi Ørsted A/S, üretilen elektrik gücü için megawatt birimini ve Avedøre Güç İstasyonu gibi bir kombine ısı ve güç istasyonunda sağlanan ısıtma gücü için saniyede eşdeğer megajoule birimini kullanır. ⓘ

Alternatif akım (AC) elektriğini tanımlarken, watt ve volt-amper arasında başka bir ayrım yapılır. Bu birimler basit dirençli devreler için eşdeğer olsa da, yükler elektrik reaktansı sergilediğinde farklılık gösterirler. ⓘ

Radyo iletimi

Radyo istasyonları genellikle vericilerinin gücünü watt cinsinden bildirir ve etkin yayılan güce atıfta bulunur. Bu, yarım dalga dipol bir antenin vericinin ana lobunun yoğunluğuyla eşleşmesi için yayması gereken gücü ifade eder. ⓘ

Watt ve watt-saat arasındaki fark

Güç ve enerji terimleri birbirleriyle yakından ilişkili ancak farklı fiziksel büyüklüklerdir. Güç, enerjinin üretilme veya tüketilme hızıdır ve bu nedenle birim zamanda enerjiyi temsil eden birimlerle (örneğin watt) ölçülür. ⓘ

Örneğin, 100W güç değerine sahip bir ampul bir saat boyunca açık kaldığında, kullanılan enerji 100 watt saat (W-h), 0,1 kilowatt saat veya 360 kJ'dir. Aynı miktarda enerji 40 watt'lık bir ampulü 2,5 saat veya 50 watt'lık bir ampulü 2 saat boyunca yakar. ⓘ

Elektrik santralleri, tipik olarak megawatt veya gigawatt gibi güç birimleri kullanılarak derecelendirilir (örneğin, Çin'deki Three Gorges Barajı yaklaşık 22 gigawatt olarak derecelendirilmiştir). Bu, herhangi bir zamanda elde edebileceği maksimum güç çıkışını yansıtır. Bununla birlikte, bir elektrik santralinin yıllık enerji çıktısı, tipik olarak gigawatt saat gibi enerji birimleri (güç değil) kullanılarak kaydedilir. Büyük enerji üretimi veya tüketimi genellikle belirli bir dönem için terawatt saat olarak ifade edilir; genellikle bir takvim yılı veya mali yıl. Bir terawatt saat enerji, bir saat boyunca bir terawatt veya bir yıllık bir süre için yaklaşık 114 megawattlık sürekli güç dağıtımına eşittir:

Güç çıkışı = enerji / zaman ⓘ

Yılda 1 terawatt saat = 1×10¹² W-h / (365 gün × günde 24 saat) ≈ 114 milyon watt,

yaklaşık 114 megawatt sabit güç çıkışına eşdeğerdir. ⓘ

Watt saniye, joule'e eşit bir enerji birimidir. Bir kilovat saat 3.600.000 watt saniyedir. ⓘ

Saat başına watt prensipte mevcut olsa da (gücün zamanla değişim oranının bir birimi olarak), bir watt'tan (veya watt saatten) "saat başına watt" olarak bahsetmek doğru değildir. ⓘ

Watt bölü saat terimler çoğunlukla yanlış kullanılıyor. Watt bölü saat tam anlamıyla gücün saatteki değişimidir. Watt bölü saat (W/h), elektrik santralinin hareketini arttırmak için kullanılabilir. Örneğin; bir elektrik santrali, 15 dakika içinde 0 MW'tan 1 MW'a ulaşırsa, 4 MW/h'lik bir arttırıma sahip demektir. Hidroelektrik santraller çok yüksek arttırım değerine sahiptir. Bu özellik onları tepe yüklerinde ve acil durumlarda kullanışlı kılar. ⓘ