Watt

Watt, SI'de, uluslararası standart güç birimidir.

Buhar makinesi mucidi James Watt'a (1736-1819) atfen SI birim sisteminde güç birimi olarak kabul edilmiştir. Enerji dönüşümü oranını ölçen birimdir. Joule bölü saniye olarak tanımlanır. Kısaca W harfiyle gösterilir.

Watt (W), güç birimi olarak kullanılır ve bir devreden akan akımın, devreden geçen gerilimle çarpımının sonucu olarak hesaplanır. Watt, bir devredeki enerji akışının hızını ifade eder.

Watt ölçümü, bir wattmetre kullanılarak gerçekleştirilir. Wattmetre, bir elektrik devresindeki gücü ölçmek için kullanılan bir ölçü aletidir. Wattmetreler, analog veya dijital olarak mevcuttur ve devredeki gücün DC (doğru akım) veya AC (alternatif akım) olmasına bağlı olarak farklı şekillerde kullanılabilir.

Bir watt, bir amper akımın bir voltaj ile çarpımı olarak ifade edilir ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

W = V * I

Burada, W: Güç (watt) V: Voltaj (volt) I: Akım (amper)

Örneğin, bir ampulün voltajı 220 volt ve akımı 0.5 amper ise, güç aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:

W = V * I = 220 V * 0.5 A = 110 W

Bu ampulün gücü 110 watt veya 110 W olarak ifade edilir.

• Klasik mekanik'te, bir cismin hızı sabit tutulduğunda bir metre bölü saniyedeki bir newtonluk kuvvet bir watt eder, şöyle ki;

${\displaystyle 1~{\rm {{W}=1~{\dfrac {\rm {J}}{\rm {s}}}=1~{\dfrac {\rm {N\cdot m}}{\rm {s}}}=1~{\dfrac {\rm {{kg}\cdot {\rm {m^{2}}}}}{\rm {s^{3}}}}}}}$.

• Elektromanyetizm'de, bir voltluk (V) elektriksel potansiyel farkta bir amperlik (A) akım aktığında yapılan iş bir watt eder, şöyle ki:

${\displaystyle \mathrm {W=VA} }$* PF (POWER FACTOR)

Watt için iki ek birim dönüşümü yukarıdaki denklem ve Ohm Kanunu kullanılarak bulunabilir, şöyle ki:

${\displaystyle \mathrm {W={\frac {V^{2}}{R}}=A^{2}R} }$

Burada R elektriksel dirençdir.

Bir kişi, 100 kilogramlık bir kütleyi 3 metrelik merdivene 5 saniyede çıkartırsa yaptığı iş yaklaşık 3.000 (j=Nm) olur.

[Not: g: yerçekimi ivmesi yaklaşık 10 m/sn² dir. Dolayısıyla cismin ağırlığı 100 kg x 10 m/sn² = 1.000 newtondur. Çünkü iş, (joule) = kuvvet (Newton) x yoldur (metre).]

Güç ise bu işin ne kadar hızlı yapılması ile ilgilenir. Dolayısıyla güç çok ise aynı iş çabuk biter. Az ise geç biter.

Güç = iş / zamandır. Örneğimizde, 3.000 Nmlik iş 5 sn de yapıldığına göre Güç (Watt) = 3000/5 (Nm/sn) = 600 Watt olarak bulunur.

Orta oylumlu bir otomobil motoru 50-100 kWlıktır (kilowatt). Sabit hızla giderken bunun yarısı kadar güç üretir. Daha büyük veya daha başarımlı araçların daha güçlü motorları vardır.

Olağan bir ev ampulü 25 ile 100 watt arasında güce sahiptir. Floresan lambalar benzer miktarda ışık üretmek için olağan olarak 5 ile 30 watt tüketirken benzer LED lambalar yaklaşık 0,5 ile 6 watt arasında güç kullanır.

Sıradan bir hidroelektrik santrali 200-300  MW (megawatt) güç üretir.

Buhar makinesinin gelişmesine yaptığı katkılardan dolayı James Watt'ın ölümünden sonra watt kullanılmaya başlandı. Birim, 1889'daki Bilimin Gelişimi için İngiliz Derneğinin İkinci Kongresinde kabul edildi. 1960'taki 11. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansında, Uluslararası Birimler Sistemi (SI) içinde güç ölçümü olarak benimsendi.

Pikowatt, wattın trilyonda birine eşittir. Pikowattla ölçülen teknolojik açıdan önemli güçler, normalde radyo ve radar alıcılarında ve ayrıca radyo astronomi biliminde kullanılır.

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, wattın milyonda biridir. Mikrowatt ile ölçülen güçlerin önemi, EEG ve EKG gibi tıbbi aygıtlarda anlaşılır. Diğer birçok bilim ve mühendislik dallarında ayrıca radyo ve radar alıcılarında da kullanılır.

Miliwatt, wattın binde biridir. Normal bir lazer işaretçi yaklaşık beş miliwattlık ışık gücü kullanırken, normal insanların kullandığı işitme aygıtı bir miliwattan daha az güç harcar.

Kilowatt, wattın bin katıdır. Bu birim normal motorların çıkış gücünü ifade ettiği gibi, aletler ve makinelerin güç tüketimini de ifade eder. Ayrıca radyo vericilerin elektromanyetik güçünü ifade etmek için de kullanılır.

Bir kilowattlık güç yaklaşık olarak 1,34 beygir gücüne (HP) eşittir. 1 HP=0,746 kW'dır. Bir ısıtma elemanına sahip küçük bir elektrikli ısıtıcı 1 kilowatt kullanabilir. 2008'de yıllık kişi başına Türkiye'de elektrik tüketimi yaklaşık 2.264 kilowatt-saat idi. Bu da saatlik yaklaşık 0,258 kW eder.^[1]

Megawatt, wattın bir milyon katıdır. Çoğu olay veya makineler üretir veya bu şekilde çalışır. Örneğin: sokak aydınlatmaları, büyük elektrik motorları, uçak gemileri, kruvazörler ve denizaltları gibi büyük savaş gemileri, mühendislik donanımları ve süper hızlandırıcı gibi bazı bilim araştırma ekipmanları ve çok büyük lazerlerin çıkış darbeleri. Büyük apartmanlar, büyük oteller, büyük alış-veriş merkezler birkaç megawattlık elektrik gücü tüketebilir.

Jeneratörlerin üretim kapasitesi üretici şirket tarafından çoğunlukla MW olarak ifade edilir. Demiryollarında, modern yüksek güçlü elektrikli lokomotifler, normal olarak 5 veya 6 MW'lık güce sahiptirler.

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, wattın bir trilyon katıdır. Tüm dünyadaki insanların kullandığı toplam güç genellikle bu birimle ölçülür. 1960'ların ortalarından 1990'ların ortalarına kadar en güçlü lazerler terawatt olarak güç üretti. Fakat sadece nanosaniyelik sürede gerçekleşti. Şimşek çarpmasında ortalama 1 terawattlık güç açığa çıkar, fakat bu çarpma sadece son 30 mikrosaniyede olur.

Petawatt, wattın bir katrilyon katıdır ve lazerlerin akım üretimi tarafından femtosaniyede (10⁻¹⁵ s) üretilebilir. Güneşin toplam parlaklığı 1,366 kW/m²dir ve Güneş ışığından dünyanın atmosferine yansıyan toplam enerji akışı 174 PW olarak ifade edilir. Eğer bu güç tamamen emilirse (absorbe edilirse), Toprak 1,94 kg/s'lik kütle kazanır.

Elektrik güç endüstrisinde megawatt elektrik (kısaltması: MW_e veya MWe elektrik gücü iken, megawatt ısı veya ısısal megawatt (kısaltması: MW_t, MW_th, MWt veya MWth) ısısal güç üretimini ifade eder. Bazen diğer SI önekler kullanılır. Örneğin; gigawatt elektrik (GW_e).

Örneğin Arjantin'deki Embalse nükleer güç santrali 2109 MW_t'lik ısı üretmesi için bir nükleer reaktör kullanır. Bu da bir türbini sürmesi (çalıştırması) için buhar oluşturarak 648 MW_e'lik elektrik üretir. Fark, buhar türbin generatörlerinin verimsizliliğinden ve teorik carnot çevriminin sınırlamalarından dolayı oluşur.

Güç ve enerji, sıklıkla karıştırılır. Güç, birim zaman başına üretilen ve tüketilen enerjidir.

Örneğin, 100 W değerinde bir ampul bir saatliğine yakıldığında, kullanılan enerji 100 watt saat (W·h), 0.1 kilowatt saat veya 360 kJ olur. Aynı miktardaki enerji 40 wattlık bir lambayı 2,5 saat yakarken 50 wattlık lambayı 2 saat yakar. Güç istasyonu wattın üskatları ile ifade edilir. Fakat yıllık enerji satışı kilowatt saat, megawatt saat gibi watt saatin katlarıyla ifade edilir. Bir kilowatt saatlik enerji miktarı, sabit gücün 1 saat boyunca ürettiği enerjiye veya 3,6 MJ'e eşittir.

Watt bölü saat terimler çoğunlukla yanlış kullanılıyor. Watt bölü saat tam anlamıyla gücün saatteki değişimidir. Watt bölü saat (W/h), elektrik santralinin hareketini artırmak 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.

Büyük enerji üretim veya tüketimi çoğunlukla, yıllık veya finansal periyotlarda terawatt saat olarak ifade edilir. Bir terawatt saatlik enerjiyi, yaklaşık 114 megawattla bir yıl boyunca aralıksız çalışmayla ulaşılır.

• Volt amper
• Güç faktörü
• Wattmetre