Leistung ist, wie schnell Energie umgewandelt oder übertragen wird. Um eine Analogie zu bilden: Wenn Energie wie Geld ist, ist Leistung ein Lohn oder Gehalt (z. B. 18 $/Stunde oder 50.000 $/Jahr) oder eine Nutzungsrate (z. B. 20 $/Stunde für die Miete eines Kanus oder 1500 $/Monat für die Miete).
Leistung kann in vielen verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden, die alle als eine Energieeinheit geteilt durch eine Zeiteinheit ausgedrückt werden können. Die gebräuchlichste Einheit ist das Watt (W), definiert als 1 Joule (J) an Energie pro Sekunde. Eine 40-W-Glühbirne verbraucht also 40 J elektrischer Energie pro Sekunde, um leuchten zu können. Die durchschnittliche Leistungsabgabe des menschlichen Körpers bei mäßiger Bewegung beträgt etwa 100 W.
Für die meisten Motoren und Kraftwerke gibt es zwei verschiedene Leistungen. Die Rate, mit der Energie aus dem Brennstoff in das System gelangt, ist die thermische Leistung. Die Menge an Leistung, die der Motor abgibt, ist die mechanische Leistung. Bei einem Kraftwerk ist diese Leistung Elektrizität, sie wird also in Megawatt elektrisch (MWe) gemessen, im Gegensatz zur Eingangsleistung, die in Megawatt thermisch (MWt) gemessen wird.
Energie und Leistung
Die Beziehung zwischen Leistung, Energie und Zeit kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
- P ist die durchschnittliche Ausgangsleistung, gemessen in Watt (W)
- ΔEsys ist die Nettoenergieänderung des Systems in Joule (J) – auch Arbeit genannt.
- Δt ist die Dauer – wie lange der Energieeinsatz dauert – gemessen in Sekunden (s)
Da Leistung eine Rate des Energieeinsatzes ist (Energie geteilt durch ein Zeitintervall), ergibt die Multiplikation einer Leistungseinheit mit einer Zeiteinheit eine Energiemenge. Ein solches Beispiel ist die Energieeinheit Kilowattstunden (kWh). Ein Kilowatt entspricht 1000 Watt, so dass 1 kWh die Energiemenge darstellt, die in einer Stunde bei einer Leistung von 1000 Watt (d. h. Joule pro Sekunde) übertragen wird. Somit entspricht 1 kWh einer Energieübertragung (Arbeit) von 3.600.000 Joule.
Mehr Leistung kann eine Aufgabe mit einem bestimmten Energiebedarf in kürzerer Zeit bewältigen. Zum Beispiel, einen 15 kg schweren Block 2 Meter in die Luft zu heben. Diese Aufgabe erfordert ca. 300 J Energieaufwand (Arbeit). Ein Motor und ein Flaschenzugsystem mit einer Leistung von 5 W könnten diese Aufgabe in einer Minute bewältigen. Ein leistungsstärkerer Motor mit einer Leistung von 100 W könnte den Kasten jedoch in nur drei Sekunden auf die gleiche Höhe heben! Aber am Ende haben beide Motoren die gleiche Menge an Arbeit (Energieübertragung) beim Heben der Kiste geleistet.
| Leistung | Zeit | Gesamtenergieübertragung |
|---|---|---|
| 5 W | 60 s | 300 J |
| 100 W | 3 s | 300 J |
Umrechnung von Leistungseinheiten
Bitte sehen Sie unten nach, um zwischen verschiedenen Einheiten für Leistung umzurechnen:
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