La potenza è quanto velocemente l’energia viene trasformata o trasmessa. Per fare un’analogia: se l’energia è come il denaro, la potenza è un salario o uno stipendio (ad esempio, 18$/ora o 50.000$/anno), o un tasso di utilizzo (ad esempio, spendere 20$/ora per affittare una canoa o 1500$/mese in affitto).
La potenza può essere espressa in molte unità diverse, tutte esprimibili come un’unità di energia divisa per un’unità di tempo. L’unità più comune è il watt (W), definito come 1 joule (J) di energia al secondo. Una lampadina da 40 W, quindi, usa 40 J di energia elettrica ogni secondo per rimanere accesa. La potenza media del corpo umano durante un esercizio moderato è di circa 100 W.
Per la maggior parte dei motori e delle centrali elettriche ci sono due diverse potenze. La velocità con cui l’energia entra nel sistema dal combustibile è la potenza termica. La quantità di potenza che il motore sta producendo è la potenza meccanica. Per una centrale elettrica, l’output è l’elettricità, quindi si misura in megawatt elettrici (MWe) in contrapposizione alla potenza in entrata che si misura in megawatt termici (MWt).
Energia e potenza
La relazione tra potenza, energia e tempo può essere descritta dalla seguente equazione:
- P è la potenza media in uscita, misurata in watt (W)
- ΔEsys è il cambiamento netto di energia del sistema in joule (J) – noto anche come lavoro.
- Δt è la durata – quanto tempo dura l’uso dell’energia – misurata in secondi (s)
Siccome la potenza è un tasso di uso dell’energia (energia divisa per un intervallo di tempo), moltiplicando un’unità di potenza per un’unità di tempo si ottiene una quantità di energia. Uno di questi esempi è l’unità di energia kilowattora (kWh). Un chilowatt è uguale a 1000 watt, quindi 1 kWh rappresenta la quantità di trasferimento di energia che avviene in un’ora da una potenza di 1000 watt (cioè, joule al secondo). Così 1 kWh è uguale a 3.600.000 joule di trasferimento di energia (lavoro).
Più potenza può realizzare un compito con un dato requisito di energia in un tempo più breve. Per esempio, sollevare un blocco di 15 kg per 2 metri in aria. Questo compito richiede circa 300 J di energia in ingresso (lavoro). Un motore e un sistema di carrucole con una potenza di 5 W potrebbero realizzare questo compito in un minuto. Tuttavia, un motore più potente con una potenza di 100 W potrebbe sollevare la scatola alla stessa altezza in soli tre secondi! Ma alla fine, entrambi i motori avranno fatto la stessa quantità di lavoro (trasferimento di energia) nel sollevare la scatola.
| Potenza di uscita | tempo | Totale trasferimento di energia |
|---|---|---|
| 5 W | 60 s | 300 J |
| 100W | 3 s | 300 J |
Conversione unità di potenza
Vedi sotto per convertire tra le varie unità di potenza:
Per ulteriori letture
- Energia
- Energia di utilizzo finale
- Energia primaria
- Tecnologia di conversione dell’energia
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