Watt (Einheit)


Watt (Einheit)
Einheit
Norm SI-Einheitensystem
Einheitenname Watt
Einheitenzeichen W
Beschriebene Größe(n) Leistung (Physik)
Elektrische Leistung; Wärmestrom
Größensymbol(e) \ P in der Elektrotechnik
\dot{Q} in der Wärmetechnik
Dimensionssymbol \mathsf{M \cdot L^2 \cdot T^{-3}}
In SI-Einheiten \mathrm{1\, W = 1\, \frac{kg\, m^2} {s^3}}\mathrm{{} = 1 \, \frac Js} = 1\, \mathrm{VA}
In CGS-Einheiten \mathrm{1\,W = 10^7\,\frac{erg}{s}}\mathrm{{} = 10^7\,\frac{cm^2\, g}{s^3}}
Benannt nach James Watt
Siehe auch: Voltampere, Var
Elektrischer Leistungsmesser

Das Watt ist die abgeleitete SI-Einheit der Leistung. Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe „W“ verwendet. Die Einheit ist benannt nach James Watt.

Ein Watt ist gleich der Leistung, um:

  • innerhalb einer Sekunde eine mechanische Arbeit von einem Joule zu verrichten (\mathrm{1\, W = 1 \, \frac Js}), also beispielsweise
    • innerhalb einer Sekunde über die Strecke von einem Meter die Kraft von einem Newton aufzuwenden – etwa um eine normale Tafel Schokolade in einer Sekunde um einen Meter anzuheben;
    • die Leistung des menschlichen Herzens;
  • bei einer elektrischen Spannung von einem Volt einen elektrischen Strom von einem Ampere fließen zu lassen (\mathrm{1\, W = 1\, \mathrm{VA}}), oder
  • ein Gramm Wasser von 15 °C innerhalb einer Minute um ca. 14,3 °C zu erwärmen.

Inhaltsverzeichnis

Verwendung der Einheit Watt

Das Watt ist die Einheit für die Angabe von Energie pro Zeit, wobei häufig eine mittlere Leistung über eine gewisse Zeit genannt wird. Davon klar zu unterscheiden sind die Energie-Maßeinheiten Kilowattstunde (kWh) oder Wattsekunde (Ws) (= Joule).

Aussagen über Energieverbrauch, etwa in Debatten über die Energieversorgung, werden oft als Angabe pro Jahr gemacht; dann ist die Leistung in kWh/a, GWh/a oder TWh/a gemeint. Diese Durchschnittsleistung lässt sich mit einer Jahresstundenzahl von 8760 h berechnen zu

1 kW = 8,76 MWh/a .

Anders ist es bei einem Heizkessel, dessen Energieabgabe für die Phase des laufenden Brenners (unabhängig von den jährlichen Betriebsstunden) angegeben wird.

Die Leistung ist (als Differenzialquotient des Energieumsatzes nach der Zeit) genau genommen ein Momentanwert. Sprachlich wird deshalb bisweilen die Momentanleistung von der Spitzen- bzw. Maximalleistung unterschieden. Alle diese Varianten werden in Watt angegeben.

Bei elektrischen Verbrauchern ergibt sich die Leistung aus dem Produkt der Effektivwerte von Spannung und Stromstärke. Bei einem ohmschen Verbraucher wird dieses als Wirkleistung in Watt angegeben, bei Verbrauchern mit einem Blindwiderstand aber als Scheinleistung in Voltampere.

Ebenfalls in Watt angegeben werden verschiedene in der Audiotechnik mit Leistung bezeichnete Größen, z. B. die RMS-Leistung, die allerdings eine formale Größe ist und mit der physikalischen Leistung nur die Einheit gemeinsam hat.

Leistungsbilanz einer Glühlampe

Bedeutung der Leistungsangaben von Geräten

Aufgenommene und abgegebene Leistung

Die Hersteller elektrischer Geräte sind zur Angabe der maximalen Leistungsaufnahme verpflichtet, also der Leistung, die der Stromversorgung (Stromnetz, Batterie) maximal entnommen wird. Dies ist stets ein größerer Zahlenwert als die Leistungsabgabe, also die Leistung in jener Form, die der Benutzer wünscht (z.B. mechanische Leistung, Lichtleistung, ...). Die abgegebene Leistung kann weit geringer sein je nach Wirkungsgrad, d. h. nach Abzug der Energieverluste bei der Wandlung der elektrischen Energie in die gewünschte Energieart.

Wärmeverluste, mechanische und andere Verluste reduzieren die tatsächliche abgegebene Leistung z. B. einer Bohrmaschine oder eines Staubsaugers.

Beispiel: Eine Glühlampe mit 60 Watt Leistung nimmt 60 Watt auf, gibt jedoch nur ca. 3 Watt (5%) in Form des erwünschten sichtbaren Lichtes ab und etwa 57 Watt in Form unerwünschter Wärme. Der Wirkungsgrad einer Glühlampe als Wärmequelle ist in einem geschlossenen Raum hingegen 100%, da auch das abgegebene Licht dort in Wärme umgewandelt wird.

Bei LED- oder Energiesparlampen wird oft zusätzlich ein Leistungswert angegeben, der einen Vergleich mit Glühlampen bei gleichem Lichtstrom ermöglicht. („Für gleiche Helligkeit bräuchte man eine Glühbirne mit xxx Watt.“)

Lampentyp Wirkungsgrad
Glühlampe 2–5 %
Halogenlampe 3 %
Energiesparlampe 12 %
LED 12 %
Natriumdampflampe 30 %

Bei Lasern wird dagegen üblicherweise die tatsächlich im Laserstrahl enthaltene Leistung angegeben. Der elektrische Verbrauch (Anschlussleistung) einer Laserstrahlquelle ist entsprechend dem jeweiligen Wirkungsgrad stets höher, u. U. um ein Vielfaches.

Bei Haushaltsgeräten, z. B. einem Elektrorasenmäher, wird die elektrische Leistung, die der Steckdose entnommen wird, angegeben.
Anders verhält es sich bei Groß-Elektromotoren. Dort ist auf dem Typenschild auch die lieferbare mechanische Leistung an der Motorwelle angegeben.

Bei elektrischen Handbohrmaschinen wird die bei Spindel-Stillstand maximal aus dem Netz entnommene Leistung angegeben - sie hat also mitnichten etwas mit der abgegebenen mechanischen Leistung zu tun.

Bei Staubsaugern wird die elektrische Leistungsaufnahme angegeben, die nicht viel mit der Saugleistung zu tun haben muss.

Die (elektrische) Leistungsaufnahme eines Heizgerätes ist immer gleich der abgegebenen Wärmeleistung.

Kältemaschinen

Kühl- und Gefriergeräte sowie Wärmepumpen transportieren Wärmeleistung von der kalten zur warmen Seite. Sie werden von einem Elektromotor angetrieben, der eine Pumpe bewegt. Die Leistungsaufnahme des Motors ist in der Regel geringer als die Wärmeleistung. Daher kann eine Wärmepumpen-Heizung zum Beispiel das 2,5fache der elektrischen Leistungsaufnahme als Wärmeleistung bereitstellen.

Wärmetauscher

Die Wärmeleistung von Wärmeübertragern ist oft proportional zur Temperaturdifferenz. Auch Kühlkörper und wärmeableitende Gehäuse besitzen diese Charakteristik. Ihre Leistungsfähigkeit wird daher oft mit Watt pro Kelvin Temperaturdifferenz (W/K) angegeben.

Dauer- und Kurzzeitleistung

Die Leistung kann auf eine angegebene „KB xx min“, d. h. Kurzbetriebszeit xx Minuten beschränkt sein. Beispiele sind Mixer, Lötpistolen oder auch Lichtbogen-Schweißgeräte. Sie müssen nach der maximalen Betriebszeit abkühlen.

Bei Backöfen kann die Leistungsangabe die Leistung beim Aufheizen benennen, während die Leistung später beim Backen etc. aufgrund der Temperaturregelung weit geringer ist.

Bei Elektrolokomotiven wird eine Stundenleistung angegeben. Sie benennt die während einer Stunde abgebbare mechanische Leistung - danach (nach einer Anzahl Zuganfahrten) müssen die Maschinen und der Transformator zunächst abkühlen.

Übersicht über Einheiten der Leistung

Angabe kleiner und großer Leistungen

Je nach Bedarf werden Vorsätze für Maßeinheiten verwendet, z. B.:

Präfix-Schreibweise Dezimal
1 mW (Milliwatt) 0,001 W
1 W (Watt) 1 W
1 kW (Kilowatt) 1.000 W
1 MW (Megawatt) 1.000.000 W
1 GW (Gigawatt) 1.000.000.000 W
1 TW (Terawatt) 1.000.000.000.000 W
usw.
Leistungseinheiten und Umrechnungsfaktoren
von / nach Watt Kilopondmeter pro Sekunde Pferdestärke Kilokalorien pro Stunde
1 W (= 1 kg·m²/s³) = 1 0,102 0,00136 0,860
1 kp·m/s = 9,80665 1 0,013 8,4322
1 PS = 735,49875 75 1 632,415
1 kcal/h = 1,163 0,1186 0,00158 1

Siehe auch

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Watt – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

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