Fysikk og historie: James Watt og watt (W)

[Griffel]

watt (W) er SI enhetene for effekt.

James Watt regnes som den oppfinneren som har hatt størst betydning for den industrielle utvikling.

Han ble født i Skottland 1736 i en velstående og religiøs familie, men var så ugrei på skolen at han ble tatt ut av skolen og fikk undervisning hjemme. Faren var blant annet instrumentmaker lærte sønnen en del om videnskaplige instrumenter (navigasjon, mål,vekt, trykk etc.).

19 år gammel dro han til London for å gå i lære som instrumentmaker, men sluttet før læretiden var over, med det resultat var at han ble stoppet av håndverkslauget i forsøket på å starte egen instrumentmaker-virksomhet da han reiste tilbake til Skottland.

Dette bør vi vell takke lauget for. James Watt hadde antagelig ikke funnet opp dampmaskinen om han ikke måtte se seg om etter noe annet.

Nå klarte han isteden å få en stilling på universitet i Glasgow som  instrumentmaker og fikk på den måten sitt eget verksted og ble kjent med mange vitenskapsmenn blant annet noen som fikk ham interessert i varmlære. Dette var i 1758, og James Watt hadde så langt aldring hørt om eller sett noe om dampmaskiner.

Universitetet hadde hatt en Newcomen dampmaskin men den var sendt til London for reparasjon.  Universitetet hadde nå fått sitt verksted så den ble hentet tilbake i 1762, og James Watt foretok reparasjonen. Newcomen dampmaskin virker ved at dampen i sylinderen kjøles med kalt vann slik at dampen kondenseres, trykket synker og det oppstår et sug som kunne brukes til pumping. Nesten all energien gikk med til oppvarming og avkjøling så maskinen så var ikke særlig effektiv. Med sine nyervervede kunnskap om varmelære og sin egen oppdagelse og forståelse av latent varme (varme som er bundet til faseovergangen mellom vann og damp) fikk James Watt  ideene om hvordan han kunne bygge en vesentlig mer effektiv og anvendelig maskin.

I 1765 var prototypen på en ny maskin klar, men å få laget en fullstørrelse maskin var ikke enkelt. Maskinverksteder på den tiden var grovsmier med begrenset presisjon, så først i 1776 etter å ha gått i kompaniskap med en dyktig fabrikant Matthew Boulton som produserte smykker av metall  var den første kommersielle maskinen fra Boulton & Watt klar. Firmaet var en stor suksess, Matthew og James trakk seg ut i 1800 og overlot virksomheten til sine sønner  Matthew jr. og James jr. og firmaet eksisterte i 120 år.

James Watt som nå var en rik mann begynte å dyrket en av sine andre interesser og ble billedhugger.
Han døde i 1819.

Elektriske måleenheter er gjerne oppkalt etter videnskapsmenn som oppdaget elektriske fenomener. Det gjorde jo ikke James Watt, men så er jo ikke watt (W) en elektrisk enhet heller, men en generell måleverdi for alle typer effekt enten det gjelder lyspærer, bensinmotorer, kokeplater, høyttalere etc..

SI måleenheten watt (W) ble han hedret med lenge etter sin død. Selv fant han opp enheten horsepower (hp) som han brukte for å forklare potensielle kunder hvor effektiv maskinen hans var. (Denne maskinen kan erstatte mer enn 50 hester dessuten sparer du for og stallplass, og den trenger ikke hvile.)

Horsepower, på Norsk hestekraft (hk) (tysk Pferdestärke PS) er uheldig oversatt, det er altså ikke en kraft men derimot effekt det er snakk om. En metrisk hestekraft (hk og PS) er også litt forskjellig fra en Engelsk hp. En hp er 745,7W mens en PS er 735,5W.

Effekt er definert som arbeid utført per tidsenhet. For å skyver noe med en kraft på en newton en meter på et sekund kreves en effekt på en watt.
Sammenhengen mellom dreiemoment og turtall er produktet av moment og vinkelhastighet. En netwonmeter ganger en radian per sekund er da en watt. En omdreining er 2π radianer (sirkelens omkrets = 2π r).
eksempel: en motor yter 160 Nm ved 6000 omdreininger per minutt. Da blir effekten 160*6000/60*2 π = ca 100 kW. (136hk) (disse verdiene passet kanskje bedre på dagens fossilmotorer)


Elektrisk er sammenhengen produktet av strøm og spenning, en volt ganger en ampere er en watt.
Hjernen min bruker ca 30W mens jeg skriver dette, mens hjertet som holder det hele igang bruker 1,5W. Når du sitter stille produserer du ca 100W varme, lett arbeid ca 200W, løpe opp trappen 600W. Einar Bjørndalen i innspurt over 2kW. (2000W)
En 100W vanlig lyspære leverer ca 5W som lys resten er varme. (Australia har forbudt vanlige lyspærer EU tenker på å gjøre det samme)
0,000 010W Laser i CD spiller
18.400kW Rekordtoget TGV
17 400 000 000 000 kW er det vi på jorden mottar som stråling fra solen.

20kW min kjære P106
70kW min bil nr. 2

[elektrolux]

Ut i fra siste avsnitt kan en videre resonere hvor mye en kan spise for at energiinntaket ikke skal bli større enn energiforbruket. Da er vi tilbake på Joule eller Kjoule.

Jeg leser dette som at lett arbeid med egne biler ikke bare sparer lommeboka for verkstedsutgifter, men også kroppen for unødvendig fettoppbygging. noe som igjen sparer lommeboka for dyre helsestudioregninger, som medfører mindre kjøring, som medfører mindre utgifter, som medfører mindre behov for jobbing, som gjør at en kan være mer hjemme, og dermed få gjort mye av det en normalt benytter håndverkere til, som igjen medfører mindre utgifter, som gjør at en ikke trenger jobbe så mye, og dermed redusert produksjon av CO2........

Kanskje miljøvernministeren eller framtiden i våre hender kunne fått noen tips her?


Nå er vi kommet litt ut på viddene, men det er sikkert kjekt for griffel å få tilbakemelding på alle disse interresante artiklene han skriver for oss.

Jeg syntes det var interresant å se hvordan en måler kalloriinnholdet i mat. En moste maten sammen, og satte fyr på den. Energien den utviklet er kaloriinnholdet.

[Griffel]

Ja igjen, en watt i et sekund er en joule. Så bare ved å sitte stille bruker du ca. 0,1kJ på et sekund. Men dersom du har, har hatt eller omgås små barn så har du sikker også en ide om at det er fantastisk mye energi i en brøskive med leverpostei.

[elektrolux]

dersom du har, har hatt eller omgås små barn så har du sikker også en ide om at det er fantastisk mye energi i en brøskive med leverpostei.

Leste i en bok om elektriske motorer og styresystemer at det kunne virke som om en fikk mer energi ut av en levende hest, enn det en tilførte av energi i form av høy. Kunne nesten virke som om utnyttelsesgraden på drivstoffet (høy) var over 100%

Kanskje det likt med unger.?

Nå har jeg erfaring med unger, og der er faktisk mere futt i oss voksne enn ungene. Dette måles enkelt når en er på skitur. Da gjør voksne og barn stort sett like mye, men om kvelden slukner ungene før oss.