Watt

Le watt (symbole : W ) est une unité de puissance ou de flux rayonnant . Dans le Système international d’unités (SI), il est défini comme une unité dérivée de (en Unités de base SI ) ^{[1] [2]} 1 kg⋅m ² ⋅s ⁻³ ou, de manière équivalente, ^[3] 1 joule par seconde . Il est utilisé pour quantifier le taux de transfert d’énergie . Le watt porte le nom de James Watt (1736–1819), un inventeur écossais du XVIIIe siècle.

watt
Système d’unité	Unité dérivée SI
Unité de	Pouvoir
Symbole	O
Nommé après	James Watt
Conversions
1 W dans…	… est égal à …
Unités de base SI	1 kg ⋅ m 2 ⋅ s −3
Unités CGS	10 7 erg ⋅ s −1
Unités d’ingénierie anglaises	0,7375621 pi⋅lbf/s = 0,001341022 ch

Aperçu

Lorsque la vitesse d’un objet est maintenue constante à un mètre par seconde contre une force opposée constante d’un newton , la vitesse à laquelle le travail est effectué est d’un watt.

1 W = 1 J s = 1 N ⋅ m s = 1 k g ⋅ m 2 s 3 {displaystyle mathrm {1~W=1~{frac {J}{s}}=1~{frac {N{cdot }m}{s}}=1~{frac {kg{ cdot }m^{2}}{s^{3}}}} }

En termes d’ électromagnétisme , un watt est la vitesse à laquelle le travail électrique est effectué lorsqu’un courant d’un ampère (A) traverse une Différence de potentiel électrique d’un volt (V), ce qui signifie que le watt est équivalent au volt-ampère (le cette dernière unité est cependant utilisée pour une grandeur différente de la puissance réelle d’un circuit électrique).

1 W = 1 V ⋅ 1 A { displaystyle mathrm {1 ~ W = 1 ~ V cdot 1 ~ A} }

Deux conversions d’unités supplémentaires pour le watt peuvent être trouvées en utilisant l’équation ci-dessus et la loi d’Ohm .

1 W = 1 V 2 Ω = 1 A 2 ⋅ Ω {displaystyle mathrm {1~W=1~{frac {V^{2}}{Omega }}=1~A^{2}{cdot }Omega } }

où ohms ( Ω {displaystyle Oméga} ) est l’ unité SI dérivée de la Résistance électrique .

Exemples

• Une personne ayant une masse de 100 kg qui monte une échelle de 3 mètres de haut en 5 secondes travaille à un rythme d’environ 600 watts. La masse multipliée par l’accélération due à la gravité multipliée par la hauteur divisée par le temps nécessaire pour soulever l’objet à la hauteur donnée donne le taux de travail ou de puissance . ^[je]
• Un ouvrier au cours d’une journée de huit heures peut maintenir une puissance moyenne d’environ 75 watts ; des niveaux de puissance plus élevés peuvent être atteints pour de courts intervalles et par les athlètes. ^[4]

Origine et adoption en tant qu’unité SI

Le watt porte le nom de l’inventeur écossais James Watt . ^[5] Le nom de l’unité a été initialement proposé par C. William Siemens en août 1882 dans son discours du président au cinquante-deuxième congrès de l’ Association britannique pour l’avancement des sciences . ^[6] Notant que les unités du système pratique d’unités ont été nommées d’après des physiciens de premier plan, Siemens a proposé que le watt puisse être un nom approprié pour une unité de puissance. ^[7] Siemens a défini l’unité de manière cohérente dans le système alors existant d’unités pratiques comme “la puissance véhiculée par un courant d’un Ampère à travers la Différence de potentiel d’un Volt”.^[8]

En octobre 1908, lors de la Conférence internationale sur les unités électriques et les normes à Londres ^[9] , des définitions dites «internationales» ont été établies pour les unités électriques pratiques. ^[10] La définition de Siemens a été adoptée comme le watt “international”. (Également utilisé : 1 A ² × 1 Ω.) ^[5] Le watt était défini comme égal à 10 ⁷ unités de puissance dans le « système pratique » d’unités. ^[10] Les “unités internationales” ont été dominantes de 1909 à 1948. Après la 9e Conférence générale des poids et mesuresen 1948, le watt “international” a été redéfini d’unités pratiques en unités absolues (c’est-à-dire en utilisant uniquement la longueur, la masse et le temps). Concrètement, cela signifiait que 1 watt était désormais défini comme la quantité d’énergie transférée dans une unité de temps, soit 1 J/s. Dans cette nouvelle définition, 1 watt “absolu” = 1,00019 watt “international”. Les textes écrits avant 1948 sont susceptibles d’utiliser le watt “international”, ce qui implique la prudence lors de la comparaison des valeurs numériques de cette période avec le watt post-1948. ^[5] En 1960, la 11e Conférence générale des poids et mesures a adopté le watt “absolu” dans le Système international d’unités (SI) comme unité de puissance. ^[11]

Multiples

SI multiples de watt (W) Sous-multiples Multiples Valeur Symbole SI Nom Valeur Symbole SI Nom 10 −1 W dW déciwatt 10 1 W choucas décawatt 10 −2 W cW centiwatt 10 2 W hW hectowatt 10 −3 W mW milliwatt 10 3 W kW kilowatt 10 −6 W μW microwatt 10 6W _ MW mégawatt 10 −9 W nW nanowatt 10 9W _ GW gigawatt 10 −12 W pW picowatt 10 12W _ TW térawatt 10 −15 W fW femtowatt 10 15 W TP pétawatt 10 −18 W aw attowatt 10 18 W EO exawatt 10 −21 W zW zeptowatt 10 21 W ZW zettawatt 10 −24 W yW yoctowatt 10 24W _ YW yottawatt Les multiples communs sont en gras

Yoctowatt

Le yoctowatt (yW) est égal à un septillionième de watt (10 ⁻²⁴ W).

Zeptowatt

Le zeptowatt (zW) est égal à un sextillionième de watt (10 ⁻²¹ W).

Attowatt

L’attowatt (aW) est égal à un quintillionième de watt (10 ⁻¹⁸ W). L’intensité acoustique dans l’eau correspondant à la pression acoustique de référence standard internationale de 1 μPa est d’environ 0,65 aW/m ² . ^[12]

femtowatt

Le femtowatt (fW) est égal à un quadrillionième de watt (10 ⁻¹⁵ W). Les puissances technologiquement importantes qui sont mesurées en femtowatts se trouvent généralement dans les références aux récepteurs radio et radar . Par exemple, des chiffres significatifs de performance du tuner FM pour la sensibilité, le silence et le rapport signal/bruit nécessitent que l’ énergie RF appliquée à l’entrée de l’antenne soit spécifiée. Ces niveaux d’entrée sont souvent exprimés en dBf ( décibels référencés à 1 femtowatt). Il s’agit de 0,2739 microvolts sur une charge de 75 ohms ou de 0,5477 microvolts sur une charge de 300 ohms ; la spécification prend en compte l’ impédance d’entrée RF du tuner.

Picowatt

Le picowatt (pW), à ne pas confondre avec le pétawatt (PW) beaucoup plus grand, est égal à un billionième de watt (10 ⁻¹² W). Les puissances technologiquement importantes qui sont mesurées en picowatts sont généralement utilisées en référence aux récepteurs radio et radar, à l’ acoustique et à la science de la radioastronomie . Un picowatt est la valeur de référence internationale standard de la puissance acoustique lorsque cette quantité est exprimée en niveau en décibels . ^[13]

Nanowatt

Le nanowatt (nW) est égal à un milliardième de watt (10 ^-9 W). Des puissances importantes mesurées en nanowatts sont également généralement utilisées en référence aux récepteurs radio et radar.

Microwatt

Le microwatt (μW) est égal à un millionième de watt (10 ⁻⁶ W). Les puissances importantes qui sont mesurées en microwatts sont généralement indiquées dans les systèmes d’instrumentation médicale tels que l’ électroencéphalographe (EEG) et l’ électrocardiographe (ECG), dans une grande variété d’instruments scientifiques et d’ingénierie et également en référence aux récepteurs radio et radar. Les Cellules solaires compactes pour les appareils tels que les calculatrices et les montres sont généralement mesurées en microwatts. ^[14]

Milliwatt

Le milliwatt (mW) est égal à un millième de watt (0,001 W ou 10 ⁻³ W). Un pointeur laser typique produit environ 5 milliwatts de puissance lumineuse, alors qu’une aide auditive typique utilise moins de 1 milliwatt. ^[15] Les signaux audio et autres niveaux de signaux électroniques sont souvent mesurés en dBm , référencés à 1 milliwatt.

centiwatt

Le centiwatt (cW) est égal à un centième de watt (0,01 W ou 10 ⁻² W).

Déciwatt

Le déciwatt (dW) est égal à un dixième de watt (0,1 W ou 10 ⁻¹ W).

Décawatt

Le décawatt (daW) est égal à dix watts (10 W ou 10 ¹ W).

Hectowatt

L’hectowatt (hW) est égal à cent watts (100 W ou 10 ² W).

Kilowatt

Le kilowatt (kW) est égal à Mille watts (1000 W ou 10 ³ W). Cette unité est généralement utilisée pour exprimer la puissance de sortie des moteurs et la puissance des moteurs électriques , des outils, des machines et des appareils de chauffage. C’est aussi une unité commune utilisée pour exprimer la puissance de sortie électromagnétique des émetteurs de radio et de télévision .

Un kilowatt équivaut approximativement à 1,34 cheval- vapeur . Un petit radiateur électrique avec un élément chauffant peut utiliser 1 kilowatt. La consommation électrique moyenne d’un ménage aux États-Unis est d’environ 1 kilowatt. ^[ii]

Une surface de 1 mètre carré sur Terre reçoit généralement environ 1 kilowatt de lumière solaire du Soleil (l’ irradiance solaire ) (par temps clair à midi, près de l’équateur). ^[17]

Mégawatt

Le mégawatt (MW) est égal à un Million de watts (10 ⁶ W). De nombreux événements ou machines produisent ou entretiennent la conversion d’énergie à cette échelle, y compris les gros moteurs électriques ; les grands navires de guerre tels que les porte-avions, les croiseurs et les sous-marins ; grandes fermes de serveurs ou centres de données ; et certains équipements de recherche scientifique, tels que les supercollisionneurs , et les impulsions de sortie de très gros lasers. Un grand bâtiment résidentiel ou commercial peut utiliser plusieurs mégawatts en électricité et en chaleur. Sur les chemins de fer, les locomotives électriques modernes de grande puissance ont généralement une puissance de pointe de5 ou 6 MW , alors que certains en produisent beaucoup plus. L’ Eurostar , par exemple, utilise plus de12 MW , tandis que les locomotives diesel-électriques lourdes produisent/utilisent généralement3 et 5MW . Les centrales nucléaires américaines ont des capacités estivales nettes entre environ500 et 1300 MW . ^{[18] : 84–101}

La première citation du mégawatt dans l’ Oxford English Dictionary (OED) est une référence dans le 1900 Webster’s International Dictionary of the English Language . L’OED déclare également que le mégawatt est apparu dans un article du 28 novembre 1947 dans la revue Science (506: 2).

Une vidéo du Département de l’énergie des États-Unis expliquant les gigawatts.

Gigawatt

Le gigawatt (GW) est égal à un milliard de watts (10 ⁹ W) ou 1 gigawatt = 1000 mégawatts. Cette unité est souvent utilisée pour les grandes centrales électriques ou les réseaux électriques . Par exemple, fin 2010, les pénuries d’électricité dans la province chinoise du Shanxi devaient passer à 5-6 GW ^[19] et la capacité installée d’énergie éolienne en Allemagne était de 25,8 GW. ^[20] La plus grande unité (sur quatre) de la centrale nucléaire belge de Doel a une puissance de pointe de 1,04 GW. ^[21] Les convertisseurs HVDC ont été construits avec des puissances nominales allant jusqu’à 2 GW. ^[22]

Térawatt

Le térawatt (TW) est égal à Mille milliards de watts (10 ¹² W). L’ énergie primaire utilisée par les humains dans le monde était d’environ 160 000 térawattheures en 2019, ce qui correspond à une consommation électrique continue moyenne de 18 TW cette année-là. ^[23] Les lasers les plus puissants du milieu des années 1960 au milieu des années 1990 produisaient de l’énergie en térawatts, mais seulement pour des intervalles de nanosecondes . Le coup de foudre moyen culmine à 1 TW, mais ces coups ne durent que 30 microsecondes .

Pétawatt

Le pétawatt (PW) est égal à un quadrillion de watts (10 ¹⁵ W) et peut être produit par la génération actuelle de lasers pour des échelles de temps de l’ordre des picosecondes (10⁻¹² s). L’ un de ces lasers est le laser Nova de Lawrence Livermore , qui a atteint une puissance de sortie de 1,25 PW (1,25 × 10 ¹⁵ W) par un processus appelé amplification d’impulsions chirpées . La durée de l’impulsion était d’environ 0,5 ps (5 × 10 ⁻¹³ s), donnant une énergie totale de 600 J. ^[24] Un autre exemple est le Laser for Fast Ignition Experiments (LFEX) de l’Institute of Laser Engineering (ILE) de l’Université d’Osaka , qui a atteint une puissance de sortie de 2 PW pour une durée d’environ 1 ps . ^{[25] [26]}

Sur la base de l’ Irradiance solaire totale moyenne ^[27] de 1,366 kW/m ² , la puissance totale de la lumière solaire frappant l’atmosphère terrestre est estimée à 174 PW. Le taux moyen de réchauffement climatique de la planète, mesuré par le déséquilibre énergétique de la Terre , a atteint environ 0,5 PW (0,3 % de l’énergie solaire incidente) en 2019. ^[28]

Exawatt

L’exawatt (EW) est égal à un quintillion de watts (10 ¹⁸ W)

Zettawatt

Le zettawatt (ZW) est égal à un sextillion de watts (10 ²¹ W)

Yottawatt

Le yottawatt (YW) est égal à un septillion de watts (10 ²⁴ W). La puissance de sortie du Soleil est de 382,8 YW. ^[29]

Conventions dans l’industrie de l’énergie électrique

Dans l’ industrie de l’ énergie électrique , le mégawatt électrique ( MWe ^[30] ou MW _e ^[31] ) désigne par convention la puissance électrique produite par un générateur, tandis que le mégawatt thermique ou mégawatt thermique ^[32] (MWt, MW _t , ou MWth, MW _th ) fait référence à la puissance thermique produite par la centrale. Par exemple, la Centrale nucléaire d’Embalse en Argentine utilise un Réacteur à fission pour générer 2109 MWt ₍ c’est-à-dire de la chaleur), ce qui crée de la vapeur pour entraîner une turbine, qui génère 648 _MWe(c’est-à-dire l’électricité). D’autres préfixes SI sont parfois utilisés, par exemple le gigawatt électrique (GW _e ). Le Bureau international des poids et mesures , qui maintient la norme SI, déclare que de plus amples informations sur une quantité ne doivent pas être attachées au symbole de l’unité mais plutôt au symbole de la quantité (c’est-à-dire P _thermique = 270 W plutôt que P = 270 W _th ) et donc ces unités ne sont pas SI. ^[33] Conformément au SI, la compagnie d’énergie Ørsted A/S utilise l’unité mégawatt pour la puissance électrique produite et l’unité équivalente mégajoulepar seconde pour la puissance de chauffage fournie dans une centrale de production combinée de chaleur et d’électricité telle que la centrale électrique d’Avedøre . ^[34]

Lors de la description de l’électricité à courant alternatif (AC), une autre distinction est faite entre le watt et le volt-ampère . Bien que ces unités soient équivalentes pour les circuits résistifs simples , elles diffèrent lorsque les charges présentent une réactance électrique .

Transmission radio

Les stations de radio rapportent généralement la puissance de leurs émetteurs en unités de watts, se référant à la puissance rayonnée effective . Il s’agit de la puissance qu’une antenne dipôle demi-onde devrait émettre pour correspondre à l’intensité du lobe principal de l’émetteur .

Distinction entre watts et wattheures

Les termes puissance et énergie sont des quantités physiques étroitement liées mais distinctes. La puissance est la vitesse à laquelle l’énergie est générée ou consommée et est donc mesurée en unités (par exemple, watts) qui représentent l’énergie par unité de temps .

Par exemple, lorsqu’une ampoule d’une puissance nominale de 100 W est allumée pendant une heure, l’énergie utilisée est de 100 wattheures (W·h), 0,1 kilowattheure ou 360 kJ . Cette même quantité d’énergie éclairerait une ampoule de 40 watts pendant 2,5 heures ou une ampoule de 50 watts pendant 2 heures.

Les centrales électriques sont évaluées en utilisant des unités de puissance, généralement des mégawatts ou des gigawatts (par exemple, le barrage des Trois Gorges en Chine, est évalué à environ 22 gigawatts). Cela reflète la puissance de sortie maximale qu’il peut atteindre à tout moment. Cependant, la production énergétique annuelle d’une centrale électrique serait enregistrée en utilisant des unités d’énergie (et non de puissance), généralement des gigawattheures. La production ou la consommation d’énergie majeure est souvent exprimée en térawattheures pour une période donnée ; souvent une année civile ou un exercice financier. Un térawattheure d’énergie équivaut à une alimentation électrique soutenue d’un térawatt pendant une heure, soit environ 114 mégawatts pendant une période d’un an :

Puissance de sortie = énergie / temps 1 térawattheure par an = 1×10 ¹² W·h / (365 jours × 24 heures par jour) ≈ 114 millions de watts,

équivalent à environ 114 mégawatts de puissance de sortie constante.

Le watt seconde est une unité d’énergie, égale au joule . Un kilowattheure correspond à 3 600 000 wattsecondes.

Alors qu’un watt par heure existe en principe (en tant qu’unité de taux de changement de puissance avec le temps ^[iii] ), il n’est pas correct de se référer à un watt (ou wattheure) comme un “watt par heure”. ^[35]

Voir également

• Portail de l’énergie

• Balance de croquettes (anciennement connue sous le nom de balance de watt)
• Puissance nominale (photovoltaïque)
• Facteur de puissance
• Constante solaire
• Volt-ampère
• Facteurs de conversion de puissance
• Wattmètre
• Énergie primaire

Notes d’explication

1. ^ L’énergie pour monter les escaliers est donnée par mgh . Le réglage m = 100 kg, g = 9,8 m/s ² et h = 3 m donne 2940 J. En divisant cela par le temps pris (5 s) on obtient une puissance de 588 W.
2. ^ La consommation électrique moyenne des ménages est de 1,19 kW aux États-Unis et de 0,53 kW au Royaume-Uni. En Inde, il est de 0,13 kW (urbain) et de 0,03 kW (rural) – calculé à partir des chiffres GJ cités par Nakagami, Murakoshi et Iwafune. ^[16]
3. ^ Les watts par heure feraient correctement référence à un taux de variation de la puissance utilisée (ou générée). Les watts par heure pourraient être utiles pour caractériser le comportement de montée en puissance des centrales électriques ou des centrales à réaction lente où leur puissance ne peut changer que lentement. Par exemple, une centrale électrique qui fait passer sa puissance de 1 MW à 2 MW en 15 minutes aurait un taux de montée en puissance de 4 MW/h.

Références

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Liens externes

Recherchez watt dans Wiktionary, le dictionnaire gratuit.

• Borvon, Gérard. “Histoire des unités électriques” .
• Nelson, Robert A. (février 2000). Le système international d’unités : son histoire et son utilisation dans la science et l’industrie . Via satellite. Cours ATI.