Жизнь современного человечества невозможна без вырабатывания и потребления энергии. Впрочем, так было во все времена. Первым видом энергии, освоенной людьми, стало тепло. Жилища - хоть пещеры, хоть строения - следовало обогревать, приготовление пищи требовало огня, и для этого использовались сгораемые продукты растительного происхождения, иным словом, дрова. По их объему примерно можно было судить о возможном количестве теплоты, выделяемом при сжигании.
Но время шло, и теперь энергию человечество вырабатывает промышленным способом. Она стала товаром, ее начали продавать и покупать. А там, где есть промышленное производство, не обойтись без контроля.
Эра электричества потребовала новой единицы учета этого товара, вырабатываемого и продаваемого потребителям. Ею стали киловатт-часы (кВт/ч).
Чем киловатт-часы удобнее джоулей
Вообще-то энергия - как выработанная, так и потребленная - измеряется в джоулях. Эта единица принята в международной системе измерений СИ и является основной. Один джоуль соответствует той энергии, которая расходуется источником с мощностью в один ватт в течение одной секунды. Единица простая и наглядная, но у нее есть существенный недостаток: в масштабах потребления даже одной отдельно взятой квартиры она крайне мала для расчетов. Оплачивать потребляемую энергию при выставлении счета даже в килоджоулях (кДж) было бы сложно по причине большого количества знаков. Поэтому было принято общее решение единицу укрупнить до киловатт-часа (кВт/ч). Таково историческое происхождение этой внесистемной единицы.
Перевод киловатт-часов в джоули и обратно
Соответствие между джоулями и киловатт-часами вычислить несложно. В 1 часе 3600 секунд, в киловатте – 1000 ватт, вот и получается что 1 кВт/ч - то же самое, что 3,6 миллиона джоулей (или 3,6 мегаджоуля).
После перехода в киловатт-часы потребителю стало значительно легче в психологическом плане воспринимать смысл того, за что он платит. Так как в первое время электроэнергию использовали главным образом для освещения жилых и производственных помещений (осталось даже понятие «заплатить за свет»), то ему следовало просто понять, что стоваттная лампочка за десять часов «накрутит» ровно 1 кВт/ч.
Если мощность ее 40 ватт, то сумму этого же тарифа можно «прожигать» в два с половиной раза дольше. Правда, и света будет меньше.
Электронагревательные приборы, используемые для отопления помещений, потребляют намного большую мощность, чем лампочки, следовательно, за час времени расходуют столько, сколько иная осветительная техника за сутки, тем более что современные энергосберегающие технологии прогрессируют, появились светодиодные и неоновые светильники, долговечные и экономичные. Лампы накаливания большую часть потребляемой энергии расходуют на нагрев воздуха.
Энергия и мощность в системе СГС
Есть еще одна единица, которой пользуются для измерения выработанной энергии – калория, она применяется в системе СГС. Большинству наших сограждан (особенно женщинам) калория известна по аннотациям, поясняющим пищевую ценность продуктов питания. Вообще-то это то количество энергии, которое нужно для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия при начальной температуре в 19,5 °С. Она была бы удобной, если бы не малая величина (она всего примерно в 4,19 раза больше джоуля). Но дело не только в этом. Переводить ее в привычные ватты-часы довольно неудобно, а с единицей измерения мощности все уже свыклись. Впрочем, иногда килокалории и мегакалории все же применяются для определения потребления тепла. Перевести Гкал/ч в кВт нетрудно, достаточно знать, что 1163 киловатт соответствуют одной гигакалории. При этом нужно помнить, что здесь действует другое правило. Калория – единица энергии, а в ваттах измеряется мощность. Поэтому через указанный коэффициент можно приравнять Гкал и кВт/ч или Гкал/ч и ватты. Не следует путать энергию с мощностью!
Устройство счетчика
Для измерения количества потребленной электроэнергии используют электросчетчики, представляющие собой своеобразные интеграторы, умножающие мощность на время при помощи механической или электронной системы. Проще всего понять принцип их работы на примере устройства приборов учета старого образца. Активная мощность равна произведению напряжения сети (оно у нас стандартное и равно 220 вольт) на величину тока. Скорость вращения диска пропорциональна потребляемой мощности, и чем он быстрее будет крутиться, тем чаще замелькают цифры на колесиках, приводимых им в движение.
Счетчик как интегратор
Учет потребленной энергии подобен процессу интегрирования. Если по оси абсцисс расположить время, а на ординате откладывать потребляемую мощность (которая может быть разной на протяжении учетного периода) то платить придется за «площадь», ограниченную кривой сверху, и отрезком отчетного периода по краям. Это и будет потребленная электроэнергия, кВт/ч – единица, выражающая ее физическую суть, и чтобы рассчитать задолженность, остается лишь умножить полученное число на действующий тариф.
