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Energie und Kraft. Obwohl sie wie das Gleiche klingen, dienen sie zwei unterschiedlichen Zwecken. Dasselbe gilt für die Einheiten, die sie definieren: ein Joule und ein Watt. Was unterscheidet die beiden eigentlich?
Abgesehen von der Terminologie, was ist der Unterschied zwischen einem Joule und einem Watt? Und was würde passieren, wenn Sie die beiden in einem Matchup gegeneinander antreten lassen? Die Antwort ist nicht so eindeutig. Um die Nuancen zwischen einem Joule und einem Watt zu verstehen, müssen wir zuerst einen vollständigen Vergleich zwischen den beiden anstellen.
Joule vs. Watt: Side-by-Side-Vergleich
5 Wissenswerte Fakten über Energie und Leistung
Energie und Leistung decken ein ähnliches Gebiet ab, sind aber letztlich verschieden. Stellen Sie sich das so vor: Energie ist definiert als die Fähigkeit, Veränderungen zu bewirken, während Leistung durch die Geschwindigkeit definiert ist, mit der sich Energie bewegt. Im Durchschnitt verbraucht ein Haushalt in Amerika etwa 11.000 kWh (oder Kilowattstunden) Strom pro Person Jahr. Weltweit steigt der Energieverbrauch jährlich um 1–2 %. Elektrizität bewegt sich fast mit Lichtgeschwindigkeit, die sich auf mehr als 186.000 Meilen pro Sekunde ausdehnt. Das sind mehr als 670 Millionen Meilen pro Stunde. Die Sonne sendet jede Stunde mehr als 430 Quintillionen Joule an Energie zur Erde. Zufälligerweise könnte nur eine Stunde Sonnenenergie den Planeten das ganze Jahr über mit Strom versorgen. 40 % der weltweiten Energie ist für die Stromerzeugung reserviert. Dieser Strom kann überall aus Wasserkraft, Kernkraft oder Solarenergie (und darüber hinaus) bezogen werden.
Joule vs. Watt: Was ist der Unterschied?
Betrachtet man den direkten Vergleich oben, wird deutlich, dass Joule und Watt ziemlich unterschiedlich sind. Aber wie anders? Wir können sehen, dass sie unterschiedliche Symbole verwenden, und es ist klar, dass sie unterschiedliche Äquivalente haben – insbesondere in Bezug auf menschliche Kraft.
Aber was unterscheidet Joule und Watt wirklich? Lassen Sie uns unten jede SI-Einheit aufschlüsseln und einen eingehenden Blick auf die beiden werfen, um sie besser unterscheiden zu können.
Joule erklärt
Für diejenigen, die auf dem Gebiet der Elektrotechnik unerfahren sind , ein Joule und ein Watt werden leicht verwechselt. Wenn man sich die obige Tabelle ansieht, entspricht ein Joule schließlich 1 Watt pro Sekunde, während ein Watt 1 Joule pro Sekunde entspricht. Wie könnten sie nicht praktisch ein und dasselbe sein?
Wie sich jedoch herausstellt, ist die Joule vs. Watt-Debatte nicht so trocken und trocken. In Wahrheit werden die beiden verwendet, um zwei völlig unterschiedliche Dinge zu messen. Einfach gesagt, der Zweck des Joules ist es, die Menge an Arbeit zu messen, die eine Kraft benötigt, um eine Masse in die Richtung der ausgeübten Kraft zu bewegen.
Die Sonne sendet jede Stunde mehr als 430 Trillionen Joule Energie zur Erde.
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Ein Joule kann auch verwendet werden, um zu messen, wie viel Energie in Wärme umgewandelt wird, nachdem ein elektrischer Strom (oder Ampere) einem Widerstand (oder Ohm) ausgesetzt wurde. Eine einfache Formel zur Berechnung der ausgeübten Joule-Zahl besteht darin, die Arbeit zu multiplizieren, die erforderlich ist, um ein Coulomb (C) elektrischer Ladung durch ein Volt elektrischen Druck (oder elektrische Potentialdifferenz) zu bewegen.
Mit anderen Worten, die Anzahl der Coulombs (C) mal der Anzahl der Volt (V) ist gleich der Anzahl der Joules (J). Sie können Joule auch berechnen, indem Sie sich ansehen, wie viel Arbeit es braucht, um ein Watt Leistung für eine Sekunde zu erzeugen.
Das Joule hat seinen Namen von James Prescott Joule. James Prescott Joule, der vor allem als englischer Mathematiker und Physiker bekannt ist (aber auch als Brauer nebenberuflich tätig ist), ist für seine Arbeit mit Hitze, Reibung und der Verbindung dieser Dinge mit mechanischer Arbeit zu einer Legende auf diesem Gebiet geworden.
Seiner Arbeit wird weitgehend zugeschrieben, dass sie zur Aufstellung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik geführt hat: Die Gesamtenergie eines Systems bleibt immer konstant, selbst wenn sich die Energie physikalisch von Form zu Form ändert.
Watt erklärt
Hier ist der grundlegende Unterschied zwischen einem Joule und einem Watt: Ein Joule ist eine Energieeinheit, während ein Watt eine Leistungseinheit ist. Mit anderen Worten, während das Joule verwendet wird, um die Menge der geleisteten Arbeit zu messen, wird ein Watt verwendet, um die Rate zu messen, mit der die Energie übertragen wird.
Basierend auf dem Internationalen Einheitensystem (SI) entspricht ein Watt nicht einem Joule, sondern einem Joule pro Sekunde (oder j/s). Fünf Watt entsprechen fünf Joule pro Sekunde, ein Dutzend Watt entspricht 12 Joule pro Sekunde, ein Kilowatt – oder 1.000 Watt – entspricht 1.000 Joule pro Sekunde, und die Liste geht weiter.
Die Der Name für diese spezielle Leistungseinheit leitet sich von einem schottischen Ingenieur, Erfinder und Chemiker namens James Watt ab. Der Elektroingenieur C. William Siemens schlug 1882 Watt als Namensgeber der Einheit vor und wählte den Mann als nächsten Physiker aus, der eine Einheit nach ihm benennen sollte.
Eine Ladung waschen Wäsche wird irgendwo zwischen 350 und 500 Watt verbrauchen.
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(Zuvor hatten mehrere andere führende Industriephysiker ihre Nachnamen für Einheiten verwendet.) Es würde weitere 16 Jahre dauern für die offizielle Vereinheitlichung des Einheitsnamens, aber als es endlich soweit war, wurde er begeistert angenommen.
Wenn man sich die Mathematik ansieht, ist es eigentlich ziemlich einfach. Ein Watt Leistung wird erzeugt, wenn die Geschwindigkeit eines Objekts mit einer konstanten Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde gegen eine konstante Gegenkraft von einem Newton aufrechterhalten wird. Das ist praktisch gesprochen.
Wenn man es jedoch im Rahmen der Physik betrachtet, kann es in eine noch einfachere Gleichung zerlegt werden. Ein Ampere elektrischer Strom (d. h. ein Ampere oder 1 A) mit einem elektrischen Druck (oder einer elektrischen Potentialdifferenz) von einem Volt (oder 1 V) entspricht einem Watt elektrischer Arbeit. Einfach ausgedrückt, ein Watt (W) ist Spannung (V) mal Stromstärke (A).
Joule vs. Watt: Beispiele aus der Praxis
Nun, es reicht nicht aus, a einfach zu verstehen Joule und ein Watt auf mathematischer oder theoretischer Ebene. Es ist besser, sie basierend auf ihren Auswirkungen und Verwendungen in unserem täglichen Leben fest zu erfassen.
Wo begegnen Sie in der realen Welt am ehesten einem Joule? Was ist mit einem Watt? Und was haben diese SI-Einheiten überhaupt mit uns zu tun? Lassen Sie uns unten einige reale Beispiele für Joule vs. Watt aufschlüsseln.
Beispiele für Joule
Es werden 60 Joule Strom benötigt, um eine 60-W-Glühbirne eine Minute lang zu betreiben viertel Teelöffel Wasser von 0 Grad Celsius auf 1 Grad Celsius, würde es ein Joule dauern. Einige beziehen sich auf Joule als „Newtonmeter“. Das kommt von Sir Isaac Newtons berühmtem Experiment mit fallenden Äpfeln. Das Anheben eines Apfels um einen Meter und das Fallenlassen eines Apfels um einen Meter setzt jeweils ein Joule Energie frei. Der menschliche Körper gibt im Ruhezustand jede Sekunde 60 Joule Wärme ab. Vier Joule entsprechen ungefähr einem Gramm Kalorien. Mit anderen Worten, 100 Gramm Kalorien entsprechen etwa 418 Joule.
Watt-Beispiele
Watt kann als elektrisches Äquivalent der Pferdestärke betrachtet werden. Mit anderen Worten, 10 PS entsprechen 7,45 kW (oder 7.450 Watt). Je nach Marke Ihrer Waschmaschine verbraucht das Waschen einer Ladung Wäsche zwischen 350 und 500 Watt. Das Trocknen im Trockner erfordert jedoch zwischen 1.800 und 5.000 Watt. Eine 100-W-Glühbirne, die zwei Stunden lang eingeschaltet bleibt, benötigt die gleiche Wattzahl, die verwendet wird, um eine 40-W-Glühbirne fünf Stunden lang zu betreiben. Zwanzig 50-Watt-Glühbirnen bleiben eingeschaltet für eine Stunde würde 1.000 Watt oder eine kWh Strom verbrauchen. Ein menschlicher Körper im Ruhezustand wird nur etwa 100 Watt Leistung aufbringen. Im Vergleich dazu erzeugt ein Mensch, der mit voller Geschwindigkeit sprintet, mehr als 2 kW (oder 2.000 Watt) Leistung.
Joule vs. Watt: Welches ist das Beste für Sie?
Also, wie wir gelernt haben, dienen ein Joule und ein Watt zwei ähnlichen, aber letztendlich unterschiedlichen Zwecken. Einer dient zur Energiemessung, der andere zur Leistungsmessung. Außerdem wissen wir jetzt, dass Energie nichts weiter als Leistung multipliziert mit Zeit ist.
Ebenso ist Leistung Energie dividiert durch Zeit. Vor diesem Hintergrund, welches Gerät ist für welchen Zweck besser? Basierend auf dem, was wir wissen, ist ein Joule die bevorzugte Einheit zur Messung von Energie, während ein Watt die bevorzugte Einheit zur Messung von Leistung ist. Am Ende des Tages brauchen beide einander, damit die Mathematik funktioniert.
Was ist der Unterschied zwischen einem Joule und einem Watt? FAQs (Frequently Asked Questions)
Wie berechnet man die Leistung?
Leistung entspricht Energie geteilt durch Zeit. Die Einheit für Leistung ist Watt und die Einheit für Energie ist Joule.
Wie berechnet man Energie?
Energie ist Leistung multipliziert mit Zeit. Die Einheit der Energie ist das Joule und die Einheit der Leistung das Watt. Zusätzlich kann elektrische Energie als Kilowattstunde oder kWh geschrieben werden.
Was ist ein Joule?
Im SI-Einheitensystem ist ein Joule das Einheit, die verwendet wird, um Energie oder Arbeit zu definieren.
Was ist ein Watt?
Im SI-Einheitensystem ist ein Watt die Einheit, die verwendet wird, um Leistung zu definieren.
Stehen Watt und Joule in Beziehung?
Ein Watt entspricht einem Joule pro Sekunde, während ein Joule einem Watt pro Sekunde entspricht. Mit anderen Worten, eine 100-W-Glühbirne würde beim Einschalten 100 Joule pro Sekunde brennen.