การแปลงพลังงานและกำลัง

พลังงานและพลังงานไฟฟ้าเป็นแนวคิดพื้นฐานในสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม และมีบทบาทสำคัญในด้านต่าง ๆ ของชีวิตประจำวันของเรา พลังงานคือความสามารถในการทำงานหรือผลิตความร้อน และมีในรูปแบบต่าง ๆ เช่น พลังงานกลศาสตร์ พลังงานไฟฟ้า พลังงานความร้อน และพลังงานเคมี หน่วย SI ของพลังงานคือจูล (J) ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นปริมาณของพลังงานที่ถูกถ่ายโอนเมื่อมีแรงของหนึ่งนิวตันเกิดขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ไปยังระยะหนึ่งเมตร อย่างไรก็ตาม ยังมีหน่วยพลังงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอื่น ๆ เช่น แคลอรี (cal) และ หน่วยความร้อนบริติช (BTU) โดยเฉพาะในบริบทของการใช้ในอาหารและการใช้ในการทำความร้อน

พลังงาน, อีกอย่าง, คืออัตราที่พลังงานถูกโอนหรืองานถูกทำ มันคือปริมาณของพลังงานต่อหน่วยเวลาและถูกวัดเป็นวัตต์ (W) วัตต์หนึ่งเท่ากับจูลของพลังงานที่ถูกโอนต่อวินาที พลังงานเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในหลายสาขาอาชีพ เช่น วิศวกรรมไฟฟ้า, วิศวกรรมกลและระบบพลังงานทดแทน นอกจากวัตต์แล้ว, หน่วยของพลังงานที่ใช้บ่อยรวมถึง กิโลวัตต์ (kW) และแรงม้า (hp) หนึ่งกิโลวัตต์เท่ากับ 1,000 วัตต์ ในขณะที่หนึ่งแรงม้าเท่ากับประมาณ 746 วัตต์

หน่วยเมตริก (METRIC UNITS)

หน่วยเชิงเมตรของพลังงานและพลังงานไฟฟ้าถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในวงการวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม เพื่อให้เกิดระบบมาตรฐานสำหรับการวัดและปริมาณพลังงานเหล่านี้ที่สำคัญ หน่วยเชิงเมตรของพลังงานคือจูล (J) ซึ่งมีชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อ James Prescott Joule มันถูกกำหนดโดยจำนวนงานที่ทำเมื่อมีแรงของหนึ่งนิวตันปรับใช้กับระยะทางหนึ่งเมตร จูลเป็นหน่วยที่หลากหลายที่สามารถใช้วัดรูปแบบต่าง ๆ ของพลังงานได้ เช่น พลังงานกลฝังตัว พลังงานความร้อน และพลังงานไฟฟ้า

นอกจากจูลแล้ว ยังมีหน่วยของพลังงานที่ใหญ่กว่าที่ใช้ในการประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายด้วย กิโลจูล (kJ) เท่ากับ 1,000 จูล และมักใช้วัดปริมาณพลังงานในอาหารและเครื่องดื่ม และเมกะจูล (MJ) เท่ากับหนึ่งล้านจูล และมักใช้วัดปริมาณพลังงานที่ผลิตจากโรงไฟฟ้าหรือการใช้พลังงานในกระบวนการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

หน่วยเชิงเมตรของพลังงานถูกใช้ในการวัดอัตราการถ่ายเงินหรือแปลงพลังงาน หน่วยเชิงเมตรของพลังงานคือวัตต์ (W) ชื่อตามวิศวกรสกอตแลนด์ชาวสกอต James Watt มันถูกกำหนดโดยหนึ่งจูลของพลังงานถูกถ่ายโอนต่อวินาที วัตต์ถูกใช้โดยทั่วไปในการวัดพลังงานไฟฟ้า แต่มันยังสามารถใช้ในการวัดรูปแบบอื่นของพลังงาน เช่น พลังงานกลหรือพลังงานความร้อน หน่วยขนาดใหญ่ของพลังงาน เช่น กิโลวัตต์ (kW) และเมกะวัตต์ (MW) มักถูกใช้ในการวัดการผลิตพลังงานของเครื่องยนต์ กีฬาสร้างไฟฟ้า หรือระบบไฟฟ้า

หน่วยอเมริกัน / อิมพีเรียล

หน่วยการวัดพลังงานและกำลังของระบบอเมริกัน/อิมพีเรียลถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ บางประเทศที่ยังไม่ได้นำระบบเมตริกมาใช้งาน หน่วยเหล่านี้มักถูกใช้เพื่อวัดการบริโภคพลังงาน การผลิตพลังงาน และประสิทธิภาพในการใช้เชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ และชีวิตประจำวัน

หน่วยพลังงานที่ใช้มากที่สุดในระบบอเมริกัน/อิมพีเรียลคือ บริติชเทอร์มอลยูนิต (BTU) มันถูกกำหนดโดยจำนวนพลังงานที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำหนึ่งปอนด์ขึ้นอีกหนึ่งองศาฟาเรนไฮต์ BTU ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในการวัดปริมาณพลังงานของเชื้อเพลิง เช่น ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน และถ่านหิน หน่วยพลังงานอีกหนึ่งคือ ฟุต-ปอนด์ (ft-lb) ซึ่งแทนจำนวนพลังงานที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายน้ำหนักหนึ่งปอนด์ไปอีกหนึ่งฟุตต่อต่อสูงต่อกำลังโน้มถ่วง

ในเชิงพลังงาน ระบบอเมริกัน/อิมพีเรียลใช้แรงม้า (hp) เป็นหน่วยวัด ถูกกำหนดไว้เริ่มแรกว่าเป็นพลังงานที่ต้องใช้ในการยกน้ำหนัก 550 ปอนด์ขึ้น 1 ฟุตใน 1 วินาที แต่ตอนนี้ถูกมาตรฐานไว้ที่ 745.7 วัตต์ แรงม้าถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในการวัดพลังงานที่เครื่องยนต์ มอเตอร์ และอุปกรณ์กลไฟฟ้าอื่น ๆ หน่วยพลังงานอีกหนึ่งหน่วยคือ ฟุต-ปอนด์ต่อนาที (ft-lb/min) ซึ่งแทนพลังงานที่ต้องใช้ในการทำงานหนึ่งฟุต-ปอนด์ในหนึ่งนาที