وات

الواط (رمزه: W ) هو وحدة قياس القدرة أو التدفق الإشعاعي في النظام الدولي للوحدات ( SI )، ويساوي 1 جول في الثانية أو 1 ^{كجم⋅م²⋅ث⁻³} . [ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ] يُستخدم} لقياس معدل نقل الطاقة . سُمّي الواط تكريمًا لجيمس وات (1736-1819)، المخترع والمهندس الميكانيكي والكيميائي ^{الاسكتلندي} من القرن الثامن عشر ، الذي طوّر في عام 1776 محرك نيوكومن بمحركه البخاري الخاص ، والذي أصبح أساسيًا للثورة الصناعية . 

عندما يتم تثبيت سرعة جسم ما عند متر واحد في الثانية في مواجهة قوة معاكسة ثابتة مقدارها نيوتن واحد ، فإن معدل إنجاز العمل هو واط واحد. $${\displaystyle \mathrm {1~W=1~J{/}s=1~N{\cdot }m{/}s=1~kg{\cdot }m^{2}{\cdot }s^{-3}} .}$$

من حيث الكهرومغناطيسية ، فإن الواط الواحد هو المعدل الذي يتم به أداء العمل الكهربائي عندما يمر تيار كهربائي مقداره أمبير واحد (A) عبر فرق جهد كهربائي مقداره فولت واحد (V)، مما يعني أن الواط يعادل الفولت أمبير (ومع ذلك، يتم استخدام الوحدة الأخيرة لكمية مختلفة عن القدرة الحقيقية للدائرة الكهربائية). $${\displaystyle \mathrm {1~W=1~V{\cdot }A} .}$$

يمكن إيجاد تحويلين إضافيين للوحدات للواط باستخدام المعادلة المذكورة أعلاه وقانون أوم . $${\displaystyle \mathrm {1~W=1~V^{2}/\Omega =1~A^{2}{\cdot }\Omega } ,}$$ حيث أوم ($أوميغا$) هي وحدة المقاومة الكهربائية المشتقة من النظام الدولي للوحدات .

سُميت وحدة الواط نسبةً إلى المخترع الاسكتلندي جيمس وات . ^{[ 5 ]} اقترح سي. ويليام سيمنز اسم هذه الوحدة في أغسطس 1882 في خطابه كرئيس أمام المؤتمر الثاني والخمسين للجمعية البريطانية لتقدم العلوم . ^{[ 6 ]} لاحظ سيمنز أن الوحدات في النظام العملي للوحدات سُميت بأسماء علماء فيزياء بارزين، فاقترح أن يكون الواط اسمًا مناسبًا لوحدة قياس القدرة. ^{[ 7 ]} عرّف سيمنز هذه الوحدة ضمن النظام العملي للوحدات بأنها "القدرة التي ينقلها تيار كهربائي مقداره أمبير عبر فرق جهد مقداره فولت". ^{[ 8 ]}

في أكتوبر 1908، وخلال المؤتمر الدولي للوحدات والمعايير الكهربائية في لندن، ^{[ 9 ]} وُضعت ما يُسمى بالتعريفات الدولية للوحدات الكهربائية العملية. ^{[ 10 ]} واعتُمد تعريف سيمنز باعتباره الواط الدولي . (يُستخدم أيضًا: 1 ​​أمبير × ² × 1  أوم). ^{[ 5 ]} وتم تعريف الواط بأنه يساوي 10⁷ ^وحدة من القدرة في النظام العملي للوحدات. ^{[ 10 ]} وسادت " الوحدات الدولية" من عام 1909 حتى عام 1948. بعد المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس في عام 1948، أُعيد تعريف الواط الدولي من الوحدات العملية إلى الوحدات المطلقة (أي باستخدام الطول والكتلة والزمن فقط). وبشكلٍ ملموس، يعني هذا أن 1 واط عُرِّف بأنه كمية الطاقة المنقولة في وحدة زمنية، وهي 1  جول/ثانية. وفي هذا التعريف الجديد، 1 واط مطلق  = 1.00019 واط دولي . من المرجح أن النصوص المكتوبة قبل عام 1948 كانت تستخدم الواط الدولي ، مما يستدعي الحذر عند مقارنة القيم العددية من هذه الفترة مع الواط المستخدم بعد عام 1948. ^{[ 5 ]} في عام 1960، اعتمد المؤتمر العام الحادي عشر للأوزان والمقاييس الواط المطلق في النظام الدولي للوحدات (SI) كوحدة لقياس القدرة. ^{[ 11 ]}

أتوات

تبلغ شدة الصوت في الماء، والتي تتوافق مع ضغط الصوت المرجعي القياسي الدولي البالغ 1 ميكروباسكال ، حوالي 0.65 أتوواط/م ² . ^{[ 12 ]}  

فيمتوواط

تُستخدم وحدات قياس القدرة بالفيمتوواط عادةً في أجهزة استقبال الراديو والرادار . فعلى سبيل المثال، تتطلب بيانات أداء موالف FM ذات الدلالة، من حيث الحساسية والتهدئة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء، تحديد طاقة الترددات اللاسلكية المُطبقة على مدخل الهوائي. غالبًا ما تُذكر مستويات الإدخال هذه بوحدة ديسيبل (dBf) ( ديسيبل مُقاسًا بفيمتوواط واحد). وهذا يعادل 0.2739 ميكروفولت عبر مقاومة 75 أوم، أو 0.5477 ميكروفولت عبر مقاومة 300 أوم؛ وتأخذ هذه المواصفات في الحسبان مقاومة دخل الترددات اللاسلكية للموالف.

بيكوواط

تُستخدم القدرات المقاسة بالبيكوواط عادةً في أجهزة استقبال الراديو والرادار، وفي علم الصوتيات ، وفي علم الفلك الراديوي . البيكوواط الواحد هو القيمة المرجعية الدولية لقدرة الصوت عندما تُعبّر هذه الكمية بالديسيبل. ^{[ 13 ]}

نانوواط

تُستخدم القدرات المقاسة بالنانوواط عادةً أيضًا في الإشارة إلى أجهزة استقبال الراديو والرادار.

ميكروواط

تُستخدم وحدات الميكروواط عادةً في أنظمة الأجهزة الطبية مثل جهاز تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) وجهاز تخطيط القلب الكهربائي (ECG)، وفي مجموعة واسعة من الأجهزة العلمية والهندسية، وكذلك في أجهزة استقبال الراديو والرادار. كما تُقاس قدرة الخلايا الشمسية المدمجة المستخدمة في أجهزة مثل الآلات الحاسبة والساعات عادةً بوحدة الميكروواط. ^{[ 14 ]}

ميلي واط

يُصدر مؤشر الليزر النموذجي حوالي خمسة ميلي واط من الطاقة الضوئية، بينما تستخدم السماعة الطبية النموذجية أقل من ميلي واط واحد. ^{[ 15 ]} غالبًا ما تُقاس مستويات الإشارات الصوتية والإلكترونية الأخرى بوحدة ديسيبل ميلي واط ، نسبةً إلى ميلي واط واحد.

وات

عادةً ما يتم تحديد وحدات تزويد الطاقة لأجهزة الكمبيوتر بالواط؛ وعادةً ما تحتوي بطاقات الرسومات الحديثة على معدل استهلاك طاقة يبلغ بضع مئات من الواط.

كيلوواط

تُستخدم وحدة الكيلوواط عادةً للتعبير عن قدرة خرج المحركات وقدرة المحركات الكهربائية والأدوات والآلات والسخانات. كما أنها وحدة شائعة الاستخدام للتعبير عن قدرة خرج الطاقة الكهرومغناطيسية لأجهزة إرسال البث الإذاعي والتلفزيوني .

الكيلوواط الواحد يعادل تقريبًا 1.34 حصانًا . يمكن لسخان كهربائي صغير مزود بعنصر تسخين واحد أن يستهلك كيلوواطًا واحدًا. يبلغ متوسط ​​استهلاك الطاقة الكهربائية للمنزل الواحد في الولايات المتحدة حوالي كيلوواط واحد. ^{[ ii ]}

تتلقى مساحة سطحية تبلغ مترًا مربعًا واحدًا على الأرض عادةً حوالي كيلوواط واحد من ضوء الشمس ( الإشعاع الشمسي ) (في يوم صافٍ عند منتصف النهار، بالقرب من خط الاستواء). ^{[ 17 ]}

ميغاواط

تُنتج العديد من الأحداث أو الآلات أو تُحافظ على تحويل الطاقة على هذا النطاق، بما في ذلك المحركات الكهربائية الكبيرة؛ والسفن الحربية الكبيرة، وحاملات الطائرات، والطرادات، والغواصات؛ ومزارع الخوادم أو مراكز البيانات الكبيرة ؛ وبعض معدات البحث العلمي، مثل مصادمات الجسيمات العملاقة ، ونبضات الليزر الضخمة. قد يستهلك مبنى سكني أو تجاري كبير عدة ميغاواط من الطاقة الكهربائية. أما في السكك الحديدية، فتبلغ ذروة إنتاج الطاقة للقاطرات الكهربائية الحديثة عالية الطاقة عادةً 10 ...تستهلك بعض القطارات 5 أو 6  ميغاواط ، بينما تنتج أخرى أكثر من ذلك بكثير. على سبيل المثال، يستهلك قطار يوروستار e300 أكثر من12  ميغاواط ، بينما تقوم قاطرات الديزل الكهربائية الثقيلة عادةً بإنتاج واستخدام تتراوح قدرة محطات الطاقة النووية الأمريكية بين 3 و 5 ميغاواط .500 و1300  ميغاواط . ^{[ 18 ] : 84-101}

أول ذكر لكلمة "ميغاواط" في قاموس أكسفورد الإنجليزي ( OED ) هو إشارة في قاموس ويبستر الدولي للغة الإنجليزية لعام 1900. ويذكر قاموس أكسفورد الإنجليزي أيضًا أن كلمة "ميغاواط" ظهرت في مقال نُشر في 28 نوفمبر 1947 في مجلة ساينس (506:2).

جيجاوات

الجيجاوات وحدة قياس نموذجية تمثل متوسط ​​استهلاك الطاقة السنوي لمدينة يبلغ عدد سكانها 1.8 مليون نسمة، وهي ناتج محطة توليد طاقة كبيرة. ولذلك، تُستخدم الجيجاوات في محطات توليد الطاقة الكبيرة، وشبكات الكهرباء ، وبشكل متزايد، في مراكز البيانات الضخمة. ^{[ 19 ]} على سبيل المثال، بحلول نهاية عام 2010، كان من المتوقع أن يرتفع نقص الطاقة في مقاطعة شانشي الصينية إلى 5-6  جيجاوات ^{[ 20 ]} ، وبلغت القدرة المركبة لطاقة الرياح في ألمانيا 25.8 جيجاوات. ^{[ 21 ]} تبلغ ذروة إنتاج أكبر وحدة (من أصل أربع) في محطة دويل للطاقة النووية  البلجيكية 1.04 جيجاوات. ^{[ 22 ]} وقد تم بناء محولات التيار المستمر عالي الجهد بقدرات تصل إلى 2  جيجاوات. ^{[ 23 ]}

تيراواط

بلغ استهلاك الطاقة الأولية للبشر حول العالم حوالي 160 ألف  تيراواط ساعة في عام 2019، ما يعادل متوسط ​​استهلاك مستمر للطاقة قدره 18  تيراواط في ذلك العام. ^{[ 24 ]} وتصدر الأرض نفسها 47±2 تيراواط، ^{[ 25 ]} وهو أقل بكثير من الطاقة التي تتلقاها من الإشعاع الشمسي. وقد أنتجت أقوى الليزرات من منتصف الستينيات إلى منتصف التسعينيات طاقة بالتيراواط، ولكن لفترات زمنية قصيرة جدًا (نانو ثانية ). ويبلغ متوسط ​​قوة ضربة البرق ذروتها عند 1  تيراواط، لكن هذه الضربات لا تدوم سوى 30 ميكروثانية .

بيتاواط

يمكن للجيل الحالي من الليزر إنتاج طاقة تصل إلى بيتاواط لفترات زمنية في حدود البيكوثانية. ومن هذه الليزرات ليزر نوفا في مختبر لورانس ليفرمور ، الذي حقق قدرة خرج تبلغ 1.25 بيتاواط من خلال عملية تُسمى تضخيم النبضات المُعدَّلة التردد . وكانت مدة النبضة حوالي 0.5 بيكوثانية ، مما أعطى طاقة إجمالية قدرها 600 جول. ^{[ 26 ]} ومثال آخر هو ليزر تجارب الإشعال السريع (LFEX) في معهد هندسة الليزر (ILE) بجامعة أوساكا ، الذي حقق قدرة خرج تبلغ 2 بيتاواط لمدة تقارب 1 بيكوثانية . ^{[ 27 ] [ 28 ]}     

استنادًا إلى متوسط ​​إجمالي الإشعاع الشمسي البالغ 1.361  كيلوواط/م² ^، [ ^{29 ] تُقدّر} الطاقة الإجمالية لأشعة الشمس التي تصطدم بالغلاف الجوي للأرض بنحو 174  بيتاواط. وقد بلغ متوسط ​​معدل الاحتباس الحراري العالمي، الذي يُقاس باختلال توازن طاقة الأرض ، حوالي 0.5  بيتاواط (0.3% من الطاقة الشمسية الساقطة) بحلول عام 2019. ^{[ 30 ]}

يوتاواط

تبلغ الطاقة الناتجة عن الشمس 382.8  مليار واط، أي ما يعادل ملياري ضعف الطاقة المقدرة التي تصل إلى الغلاف الجوي للأرض. ^{[ 31 ]}

في قطاع الطاقة الكهربائية ، يُشير مصطلح ميغاواط كهربائي ( MWe ^{[ 32 ]} أو MW _e ) ^{[ 33 ]} ، اصطلاحًا، إلى الطاقة الكهربائية المُنتجة بواسطة مولد، بينما يُشير مصطلح ميغاواط حراري ( MWt أو MW _t أو MWth ₎ ^{[ 34 ]} إلى الطاقة الحرارية المُنتجة بواسطة المحطة، ويُشير مصطلح ميغاواط ميكانيكي (MW _m ) إلى الطاقة الميكانيكية . ^{[ 35 ]} على سبيل المثال، تستخدم محطة إمبالس للطاقة النووية في الأرجنتين مفاعل انشطار لتوليد 2109 ميغاواط _حراري (أي حرارة)، والتي تُنتج بخارًا لتشغيل توربين، يُولد بدوره 648 ميغاواط _{كهربائي (أي كهرباء). تُستخدم أحيانًا} بادئات أخرى من النظام الدولي للوحدات ، مثل غيغاواط كهربائي (GW _e ). ينص المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، المسؤول عن نظام الوحدات الدولي (SI)، على أنه لا ينبغي إرفاق أي معلومات إضافية حول الكمية برمز الوحدة، بل برمز الكمية (مثلاً، P _th = 270 W بدلاً من P = 270 W _th )، ولذلك فإن رموز الوحدات هذه غير متوافقة مع نظام الوحدات الدولي. ^{[ 36 ]} وتماشياً مع نظام الوحدات الدولي، تستخدم شركة الطاقة Ørsted A/S وحدة الميغاواط للطاقة الكهربائية المنتجة، ووحدة الميغاجول في الثانية المكافئة للطاقة الحرارية المُوَصَّلة في محطة توليد الطاقة والحرارة المشتركة ، مثل محطة Avedøre للطاقة . ^{[ 37 ]}  

عند وصف التيار الكهربائي المتردد، يُفرّق بين الواط والفولت أمبير . فبينما تتساوى هاتان الوحدتان في الدوائر المقاومة البسيطة ، فإنهما تختلفان عندما تُظهر الأحمال مفاعلة كهربائية .

عادةً ما تُعلن محطات الراديو عن قدرة أجهزة الإرسال الخاصة بها بوحدة الواط، مشيرةً إلى القدرة الإشعاعية الفعالة . وهذا يعني القدرة التي يحتاجها هوائي ثنائي القطب بنصف موجة لإشعاعها بما يُعادل شدة الفص الرئيسي لجهاز الإرسال .

إن مصطلحي القدرة والطاقة كميتان فيزيائيتان مترابطتان ارتباطاً وثيقاً ولكنهما مختلفتان. القدرة هي معدل توليد الطاقة أو استهلاكها، وبالتالي تُقاس بوحدات (مثل الواط) تمثل الطاقة لكل وحدة زمنية .

على سبيل المثال، عند تشغيل مصباح كهربائي بقدرة 100 واط لمدة ساعة واحدة، فإن الطاقة المستهلكة هي 100 واط ساعة (واط ساعة)، أو 0.1 كيلوواط ساعة، أو 360 كيلوجول . ويمكن استخدام نفس كمية الطاقة لإضاءة مصباح بقدرة 40 واط لمدة ساعتين ونصف، أو مصباح بقدرة 50 واط لمدة ساعتين. 

تُصنّف محطات توليد الطاقة بوحدات قياس القدرة، عادةً ميغاواط أو غيغاواط (على سبيل المثال، تبلغ قدرة سد الخوانق الثلاثة في الصين حوالي 22 غيغاواط). ويعكس هذا الحد الأقصى للطاقة التي يمكن أن تحققها المحطة في أي وقت. أما إنتاج الطاقة السنوي لمحطة توليد الطاقة، فيُسجّل بوحدات الطاقة (وليس القدرة)، عادةً غيغاواط ساعة. وغالبًا ما يُعبّر عن إنتاج أو استهلاك الطاقة الرئيسي بوحدات تيراواط ساعة لفترة زمنية محددة؛ عادةً ما تكون سنة ميلادية أو سنة مالية. وتُعادل تيراواط ساعة واحدة من الطاقة إمدادًا مستمرًا بقدرة تيراواط واحد لمدة ساعة واحدة، أو ما يقارب 114 ميغاواط لمدة عام واحد.

القدرة الناتجة = الطاقة / الزمن

1 تيراواط ساعة في السنة =1 × 10 ¹²  واط ساعة / (365 يومًا × 24 ساعة في اليوم) ≈ 114 مليون واط،

يعادل ذلك ما يقارب 114 ميغاواط من الطاقة الإنتاجية الثابتة.

الواط -ثانية هي وحدة طاقة، تساوي الجول . الكيلوواط ساعة واحدة تساوي 3,600,000 واط-ثانية.

بينما تُعدّ الواط في الساعة وحدة لقياس معدل تغير القدرة مع الزمن، ^{[ iii ]} فإنه ليس من الصحيح الإشارة إلى الواط (أو الواط-ساعة) على أنه واط في الساعة. ^{[ 38 ]}

• ميزان الكيبل (المعروف سابقًا باسم ميزان الواط)
• القدرة الاسمية (الخلايا الكهروضوئية)
• مبادرة الواط الواحد
• معامل القدرة
• الثابت الشمسي
• عوامل تحويل الواط
• الواطمتر المقياس الواطي

• الوسائط المتعلقة بـ Watt على ويكيميديا ​​كومنز
• تعريف كلمة "واط" في قاموس ويكشنري
• بورفون، جيرار. "تاريخ الوحدات الكهربائية" .
• نيلسون، روبرت أ. (فبراير 2000). النظام الدولي للوحدات: تاريخه واستخدامه في العلوم والصناعة . عبر الأقمار الصناعية. دورات ATI.