อะไรคือความแตกต่างระหว่างจูลและวัตต์?

© PopTika/Shutterstock.com

พลังงานและพลังงาน แม้ว่าพวกเขาจะฟังดูเหมือนสิ่งเดียวกัน แต่ก็มีจุดประสงค์ที่แตกต่างกันสองประการ สามารถพูดได้เช่นเดียวกันสำหรับหน่วยที่กำหนด: จูลและวัตต์ อะไรที่ทำให้ทั้งสองแตกต่างกัน

มองไกลกว่าคำศัพท์ อะไรคือความแตกต่างระหว่างจูลและวัตต์? และจะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณจับคู่สองคนแบบตัวต่อตัว? คำตอบไม่ชัดเจนนัก เพื่อให้เข้าใจความแตกต่างระหว่างจูลและวัตต์ ก่อนอื่นเราจะต้องทำการเปรียบเทียบทั้งหมดระหว่างสองสิ่งนี้

Joule vs Watt: การเปรียบเทียบแบบเคียงข้างกัน

5 ข้อเท็จจริงที่ต้องรู้เกี่ยวกับพลังงานและกำลังไฟฟ้า

พลังงานและกำลังไฟฟ้าครอบคลุมพื้นที่ใกล้เคียงกัน แต่ท้ายที่สุดแล้วมีความแตกต่างกัน คิดแบบนี้: พลังงานถูกกำหนดให้เป็นความสามารถในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง ในขณะที่พลังงานถูกกำหนดโดยอัตราที่พลังงานเคลื่อนที่ โดยเฉลี่ยแล้วในอเมริกา บ้านจะใช้ไฟฟ้าประมาณ 11,000 กิโลวัตต์ชั่วโมง (หรือกิโลวัตต์ชั่วโมง) ของไฟฟ้าในหนึ่งเดียว ปี. ทั่วโลก การใช้พลังงานยังคงเพิ่มขึ้น 1-2% ต่อปี ไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง ซึ่งแผ่ออกไปมากกว่า 186,000 ไมล์ต่อวินาที นั่นคือมากกว่า 670 ล้านไมล์ต่อชั่วโมง ดวงอาทิตย์ส่งพลังงานมากกว่า 430 quintillion joules มายังโลกทุกๆ ชั่วโมง บังเอิญว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์เพียงหนึ่งชั่วโมงสามารถให้พลังงานแก่โลกได้ตลอดทั้งปี พลังงาน 40% ของโลกสงวนไว้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้านี้สามารถหาได้จากทุกที่จากไฟฟ้าพลังน้ำ นิวเคลียร์ หรือพลังงานแสงอาทิตย์ (และอื่น ๆ )

จูลกับวัตต์: ต่างกันอย่างไร

เมื่อพิจารณาจากการเปรียบเทียบแบบเคียงข้างกันด้านบน เห็นได้ชัดว่าจูลและวัตต์แตกต่างกันค่อนข้างมาก แตกต่างกันแค่ไหน? เราจะเห็นว่าพวกเขาใช้สัญลักษณ์ที่แตกต่างกัน และเป็นที่ชัดเจนว่าพวกเขามีความเท่าเทียมกันที่แตกต่างกัน — โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของพลังของมนุษย์

แต่อะไรที่ทำให้จูลและวัตต์แยกจากกัน เรามาแจกแจงหน่วย SI แต่ละหน่วยด้านล่าง พิจารณาเชิงลึกของหน่วย SI ทั้งสองเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างหน่วยทั้งสองให้ดียิ่งขึ้น

Joule อธิบาย

สำหรับผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า จูลและวัตต์นั้นง่ายต่อการสับสน เมื่อดูแผนภูมิด้านบนแล้ว จูลเท่ากับ 1 วัตต์ต่อวินาที ในขณะที่วัตต์เท่ากับ 1 จูลต่อวินาที พวกเขาจะไม่เป็นหนึ่งเดียวกันได้อย่างไร?

ตามที่ปรากฎ การโต้วาทีของจูลกับวัตต์นั้นไม่ได้ตัดขาดและแห้งแล้งนัก ความจริงแล้วทั้งสองใช้เพื่อวัดสองสิ่งที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ในแง่พื้นฐาน จุดประสงค์ของจูลคือการวัดปริมาณงานที่ต้องใช้แรงในการเคลื่อนมวลไปในทิศทางของแรงที่กระทำ

ดวงอาทิตย์ส่งพลังงานมากกว่า 430 quintillion joules มายังโลกทุกๆ ชั่วโมง

©Ed Connor/Shutterstock.com

จูลยังสามารถใช้เพื่อวัดปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนเป็นความร้อนหลังจากกระแสไฟฟ้า (หรือแอมแปร์) ได้รับความต้านทาน (หรือโอห์ม) สูตรง่ายๆ ในการคำนวณจำนวนจูลที่ออกแรงคือการคูณงานที่จำเป็นในการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าหนึ่งคูลอมบ์ (C) ผ่านแรงดันไฟฟ้าหนึ่งโวลต์ (หรือความต่างศักย์ไฟฟ้า)

อีกนัยหนึ่ง จำนวนคูลอมบ์ (C) คูณจำนวนโวลต์ (V) เท่ากับจำนวนจูล (J) คุณยังสามารถคำนวณจูลได้โดยดูว่าต้องใช้ความพยายามมากเพียงใดในการผลิตพลังงานหนึ่งวัตต์ต่อหนึ่งวินาที

จูลได้ชื่อมาจาก James Prescott Joule รู้จักกันดีในฐานะนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษและนักฟิสิกส์ (แต่เป็นนักต้มเบียร์ด้วยเช่นกัน) เจมส์ เพรสคอตต์ จูลได้กลายเป็นตำนานของวงการจากการทำงานเกี่ยวกับความร้อน แรงเสียดทาน และความเชื่อมโยงของสิ่งเหล่านี้กับงานเชิงกล

งานของเขาส่วนใหญ่ให้เครดิตกับการนำไปสู่การก่อตั้งกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์: พลังงานทั้งหมดของระบบจะคงที่เสมอ แม้ว่าพลังงานทางกายภาพจะเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่ง

อธิบายวัตต์

นี่คือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างจูลและวัตต์: จูลเป็นหน่วยของพลังงาน ในขณะที่วัตต์เป็นหน่วยของพลังงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในขณะที่จูลถูกใช้เพื่อวัดปริมาณงานที่กำลังทำอยู่ ส่วนวัตต์จะถูกใช้เพื่อวัดอัตราการถ่ายเทพลังงาน

ตามระบบหน่วยสากล (SI) หนึ่งวัตต์ไม่เทียบเท่ากับหนึ่งจูล แต่เท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที (หรือ j/s) ห้าวัตต์เทียบเท่ากับห้าจูลต่อวินาที หนึ่งโหลวัตต์เท่ากับ 12 จูลต่อวินาที หนึ่งกิโลวัตต์หรือ 1,000 วัตต์เทียบเท่ากับ 1,000 จูลต่อวินาที และรายการจะดำเนินต่อไป

ชื่อของหน่วยพลังงานเฉพาะนี้ได้ชื่อมาจากวิศวกร นักประดิษฐ์ และนักเคมีชาวสกอตแลนด์ชื่อ เจมส์ วัตต์ วิศวกรไฟฟ้า C. William Siemens เสนอให้ Watt เป็นชื่อหน่วยในปี 1882 โดยเลือกชายคนนี้ให้เป็นนักฟิสิกส์คนต่อไปเพื่อให้ได้หน่วยที่ตั้งชื่อตามพวกเขา

กำลังซักผ้า ซักรีดจะใช้ที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 350 ถึง 500 วัตต์

©ozanuysal/Shutterstock.com

(ก่อนหน้านี้ นักฟิสิกส์ชั้นนำในอุตสาหกรรมหลายคนเคยใช้นามสกุลของตนสำหรับหน่วยต่างๆ) จะใช้เวลาอีก 16 ปี เพื่อให้ชื่อหน่วยเป็นมาตรฐานอย่างเป็นทางการ แต่เมื่อถึงเวลาก็ได้รับการต้อนรับอย่างกระตือรือร้น

เมื่อดูที่คณิตศาสตร์ จริงๆแล้วมันค่อนข้างง่าย กำลังไฟฟ้า 1 วัตต์ถูกสร้างขึ้นเมื่อความเร็วของวัตถุคงที่ในอัตราคงที่ 1 เมตรต่อวินาที ต่อแรงต้านคงที่ที่ 1 นิวตัน นั่นคือการพูดจริง

อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณมองมันในกรอบของฟิสิกส์ มันสามารถแยกย่อยออกเป็นสมการที่ง่ายกว่าได้ กระแสไฟฟ้าหนึ่งแอมแปร์ (เช่น หนึ่งแอมป์ หรือ 1 A) ที่มีแรงดัน (หรือความต่างศักย์ไฟฟ้า) หนึ่งโวลต์ (หรือ 1 V) เท่ากับหนึ่งวัตต์ของงานไฟฟ้า พูดง่ายๆ ก็คือ วัตต์ (W) คือแรงดันไฟฟ้า (V) คูณด้วยแอมแปร์ (A)

Joule vs Watt: ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง

ตอนนี้ แค่เข้าใจ a จูลและวัตต์ในระดับคณิตศาสตร์หรือทฤษฎี เป็นการดีกว่าที่จะเข้าใจอย่างแน่นหนาโดยพิจารณาจากความหมายและการใช้งานในชีวิตประจำวันของเรา

คุณมีแนวโน้มที่จะพบจูลที่ไหนในโลกแห่งความเป็นจริงมากที่สุด แล้ววัตต์ล่ะ? แล้วหน่วย SI เหล่านี้เกี่ยวข้องอะไรกับเราล่ะ? เรามาแจกแจงตัวอย่างจูลเทียบกับวัตต์ในโลกแห่งความเป็นจริงด้านล่าง

ตัวอย่างจูล

หลอดไฟ 60 W ต้องใช้ไฟฟ้า 60 จูลเป็นเวลาหนึ่งนาทีเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของ หนึ่งในสี่ของช้อนชาของน้ำจาก 0 องศาเซลเซียสถึง 1 องศาเซลเซียส จะใช้เวลา 1 จูล บางคนเรียกจูลว่า “นิวตันเมตร” สิ่งนี้มาจากการทดลองที่โด่งดังของ Sir Isaac Newton กับแอปเปิ้ลที่ตกลงมา การยกแอปเปิลหนึ่งลูกหนึ่งเมตรและการทิ้งแอปเปิลหนึ่งลูกหนึ่งเมตรจะปล่อยพลังงานออกมาหนึ่งจูล ร่างกายมนุษย์ที่อยู่นิ่งจะลดความร้อนลง 60 จูลทุกๆ วินาที สี่จูลเทียบเท่ากับหนึ่งกรัมของแคลอรีโดยประมาณ กล่าวอีกนัยหนึ่ง 100 กรัมของแคลอรี่เทียบเท่ากับประมาณ 418 จูล

ตัวอย่างวัตต์

วัตต์ถือได้ว่าเทียบเท่าทางไฟฟ้าของแรงม้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง 10 แรงม้าเทียบเท่ากับ 7.45 กิโลวัตต์ (หรือ 7,450 วัตต์) ขึ้นอยู่กับยี่ห้อเครื่องซักผ้าของคุณ การซักผ้าจำนวนมากจะใช้ที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 350 ถึง 500 วัตต์ การทำให้แห้งในเครื่องอบผ้าจะต้องใช้กำลังไฟระหว่าง 1,800 ถึง 5,000 วัตต์ อย่างไรก็ตาม หลอดไฟ 100 W ที่เปิดทิ้งไว้เป็นเวลาสองชั่วโมงจะต้องใช้จำนวนวัตต์เท่ากันที่ใช้กับหลอดไฟ 40 W เป็นเวลาห้าชั่วโมง เปิดหลอดไฟ 50 วัตต์ทิ้งไว้ 20 ดวง หนึ่งชั่วโมงจะใช้พลังงาน 1,000 วัตต์หรือหนึ่งกิโลวัตต์ชั่วโมง ร่างกายมนุษย์ที่อยู่เฉยๆ จะใช้กำลังประมาณ 100 วัตต์เท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกันแล้วการวิ่งด้วยความเร็วสูงสุดของมนุษย์จะสร้างพลังงานได้มากกว่า 2 กิโลวัตต์ (หรือ 2,000 วัตต์)

จูลกับวัตต์: อันไหนดีที่สุดสำหรับคุณ

ดังที่เราได้เรียนรู้ จูลและวัตต์ทำหน้าที่สองอย่างที่คล้ายกันแต่สุดท้ายแล้วแตกต่างกัน อันหนึ่งใช้วัดพลังงาน ส่วนอีกอันใช้วัดพลัง นอกจากนี้ ตอนนี้เรารู้แล้วว่าพลังงานเป็นเพียงพลังคูณด้วยเวลา

ในทำนองเดียวกัน พลังงานคือพลังงานหารด้วยเวลา จากที่กล่าวมาหน่วยใดดีกว่าสำหรับจุดประสงค์ใด ตามที่เราทราบ จูลเป็นหน่วยที่ต้องการสำหรับการวัดพลังงาน ในขณะที่วัตต์เป็นหน่วยที่ต้องการสำหรับการวัดพลังงาน ในตอนท้ายของวัน ทั้งคู่ต้องการกันและกันเพื่อให้คณิตศาสตร์ทำงาน

จูลกับวัตต์ต่างกันอย่างไร คำถามที่พบบ่อย (คำถามที่พบบ่อย) 

คุณคำนวณพลังงานได้อย่างไร

พลังงานเทียบเท่ากับพลังงานหารด้วยเวลา หน่วยของพลังงานคือวัตต์และหน่วยของพลังงานคือจูล

คุณคำนวณพลังงานอย่างไร

พลังงานคือพลังงานคูณด้วยเวลา หน่วยของพลังงานคือจูลและหน่วยของพลังงานคือวัตต์ นอกจากนี้ พลังงานไฟฟ้าสามารถเขียนเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมงหรือกิโลวัตต์ชั่วโมง

จูลคืออะไร

ในระบบหน่วย SI จูลคือ หน่วยที่ใช้กำหนดพลังงานหรืองาน

วัตต์คืออะไร

ในระบบหน่วย SI วัตต์คือหน่วยที่ใช้กำหนดกำลัง

วัตต์และจูลเกี่ยวข้องกันหรือไม่

วัตต์เทียบเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที ในขณะที่จูลเทียบเท่ากับหนึ่งวัตต์ต่อวินาที กล่าวคือ หลอดไฟขนาด 100 W จะเผาไหม้ 100 จูลต่อวินาทีเมื่อเปิดเครื่อง