パワーとは、エネルギーの変換や伝達の速さのことです。
力はさまざまな単位で表すことができますが、いずれもエネルギーの単位を時間の単位で割ったものとして表現できます。 最も一般的な単位はワット(W)で、1秒間に1ジュール(J)のエネルギーが得られると定義されています。 つまり、40Wの電球は、1秒間に40Jの電気エネルギーを使って点灯していることになる。
ほとんどのエンジンや発電所には2つの異なるパワーがあります。 燃料からシステムにエネルギーが入ってくる速度が熱出力です。
ほとんどのエンジンや発電所では、燃料からシステムに入るエネルギーの量が熱出力で、エンジンが出力している力の量が機械出力です。 発電所の場合、この出力は電気であるため、入力電力がMWt(メガワット熱)であるのに対し、MWe(メガワット電気)で測定されます。
エネルギーと電力
電力、エネルギー、および時間の関係は、次の式で表すことができます:
- Pは、ワット(W)で測定される平均出力です
- ΔEsysは、ジュール(J)で測定されるシステムのエネルギーの正味の変化です。
- Δtは持続時間(エネルギー使用にかかる時間)で、単位は秒(s)です
電力はエネルギー使用率(エネルギーを時間の間隔で割ったもの)であるため、単位電力に単位時間を掛けるとエネルギー量が得られます。 例えば、エネルギーの単位であるキロワット時(kWh)があります。 1キロワットは1000ワットに相当するので、1kWhは1000ワットの出力から1時間で発生するエネルギー移動量(=1秒あたりのジュール数)を表している。 したがって、1kWhは3,600,000ジュールのエネルギー移動(仕事)に相当します。
電力が多ければ多いほど、所定のエネルギーを必要とする作業をより短時間で達成することができます。 例えば、15kgのブロックを2m宙に浮かせる。 この作業には、約300Jのエネルギー入力(仕事)が必要です。 出力が5Wのモーターと滑車のシステムでは、この作業を1分で行うことができます。 しかし、出力100Wのより強力なモーターを使えば、わずか3秒で同じ高さまで箱を上昇させることができます。 しかし最終的には、どちらのモーターも箱を持ち上げるために同じ量の仕事 (エネルギー移動) をしたことになります。
出力 | 時間 | 総エネルギー移動 |
---|---|---|
5W | 60秒 | 300J |
100W | 3秒 | 300J |