La capacidad y los requisitos del cuerpo para realizar el trabajo se conocen como energía . La energía se puede encontrar en una variedad de lugares y en muchas formas. Hemos notado que en los paquetes de alimentos y alimentos listos para cocinar, siempre se indica la cantidad de energía proporcionada; como la energía se define como la capacidad de realizar trabajo, debe cuantificarse en unidades.
La energía existe en diferentes formas, como térmica, cinética, nuclear, potencial, química, eléctrica, etc.
Su unidad SI es Joule, que se representa por J. Cuando una fuerza de 1 N actúa sobre un cuerpo con un desplazamiento de 1 m, 1 joule se define como la cantidad de trabajo realizado. Cuando se necesita expresar grandes cantidades de energía, se requieren unidades comerciales de energía, y esta se utiliza en industrias y fábricas.
Unidades Comerciales de Energía
Aquí, debemos definir la unidad comercial de energía eléctrica y explicar:
- En qué se diferencia de la unidad doméstica de energía eléctrica.
- Un kilovatio-hora es igual a un julio.
- En un entorno comercial, como fábricas u otros sectores comerciales, cómo los equipos eléctricos utilizan un kilovatio de energía durante una hora.
El kilovatio-hora (kWh) es una unidad comercial de energía. Un kilovatio-hora es una cantidad de energía consumida por una máquina que trabaja a un ritmo constante de un kilovatio durante una hora. Como resultado, Joule es una unidad SI de energía, pero Kilovatio-hora es una unidad comercial .
Energía eléctrica
La energía generada a partir del potencial eléctrico o energía cinética de partículas cargadas se conoce como energía eléctrica. Es la energía que ha sido transformada de energía potencial eléctrica, en general. La energía creada por el paso de electrones de un lugar a otro se conoce como energía eléctrica. La corriente o electricidad es el flujo de partículas cargadas a lo largo oa través de un medio (como un cable).
Relación entre la unidad comercial y la unidad SI de energía
Kilovatio-hora da una relación directa entre energía y potencia. La potencia eléctrica en términos de energía se define como la cantidad de energía eléctrica consumida por unidad de tiempo, es decir, la energía eléctrica dividida por el tiempo es igual a la potencia eléctrica. La unidad SI de potencia es Watt y está representada por W.
La fórmula de potencia en términos de energía se da como:
PAGS = mi ⁄ t
Aquí,
- P es la potencia generada
- E es la energía consumida
- es el momento
Reordena la fórmula en términos de energía.
mi = PAGS t
Representando el kilovatio-hora en términos de la fórmula anterior.
Considere la potencia igual a 1 kW y el tiempo igual a 1 h.
mi = PAGS t
1 kWh = 1kW × 1h
1 kW h = 1000 W × 1 h
1 kW·h = 1000 (J/s) × 3600 s
1 kW·h = 3,6 × 10 6 J.
Por tanto, el kilovatio-hora (kW·h) es una unidad de energía equivalente a 1 kilovatio de potencia expandida durante 1 hora. No se refiere a la cantidad de kilovatios que consume cada hora. Es solo una unidad de medida que representa la cantidad de energía utilizada si un electrodoméstico de 1000 vatios se deja encendido durante una hora. Se necesitarían 10 horas para acumular 1 kW h de energía si cambiara una bombilla de 100 vatios.
Aunque el kilovatio-hora no es una unidad de sistema reconocida, se usa ampliamente en aplicaciones eléctricas. La unidad de energía eléctrica es el kilovatio-hora (kWh), que es la misma para uso comercial y doméstico. Los departamentos comerciales tienen tasas de cargos distintas, que son más altas que los cargos de las unidades residenciales. Se usa principalmente para reducir el uso de energía en fábricas y otras industrias que usan mucha electricidad.
Nota: El kilovatio-hora es la unidad comercial de energía eléctrica aquí, y 1 kW h = 3,6 × 10 6 J. Por lo tanto, tenga cuidado al convertir kilovatios-hora a julios.
Problemas de muestra
Problema 1: Calcular el número de Joules contenidos en 1 unidad de energía.
Solución:
1 unidad de energía es igual a 1 kW h.
1 kW h = 1000 W × 1 h
=1000 (J / s) × (60 × 60) s
= 3600000 J
= 3,6 × 10 6 J.
Por lo tanto, el número de julios en 1 unidad de energía es igual a 3,6 × 10 6 J.
Problema 2: ¿Por qué se utiliza el Kilovatio-hora como unidad comercial de energía?
Solución:
En la práctica, la unidad kWh se usa para medir la energía eléctrica, en lugar del joule. Esto se debe a que Joule es una unidad muy pequeña y el consumo de energía en el día a día es muy grande, es decir, viene en cifras de 10 6 a 10 8 . Por lo tanto, para reducir la complejidad del manejo de figuras tan grandes, se requería una unidad más grande. Esta unidad más grande que se usa para medir la energía eléctrica es el kWh y se relaciona con Joule como: 1kWh = 3,6 × 10 6 J. Por lo tanto, la lectura de energía comercialmente se volvió más simple al usar esta unidad más grande en lugar de joule.
Problema 3: Nombre la unidad utilizada en la venta de energía eléctrica a los consumidores. Un motor eléctrico toma 10 A de una línea de 110 V. Determine la potencia del motor y la energía consumida en 3 hrs. Calcule el costo de la energía eléctrica para el mes de junio a una tasa de Rs. 9 / unidad.
Solución:
La unidad de kilovatio-hora (kWh) se utiliza para vender energía eléctrica a los consumidores.
Dado:
Corriente absorbida por el motor, I = 10 A
Voltaje a través del motor, V = 110 V
Tiempo de consumo de energía, t = 3 h
Potencia generada por el motor, P = VI
= 110 V × 10 A
= 1100W
Energía consumida por el motor, E = P × t
= 1100 W × 3 h
= 3,3 kW·h
Ahora,
Energía consumida, E = 3,3 kW h
Costo de energía por unidad, c = Rs. 9 ⁄ unidad
Número de días, n = 30
Costo total, C = E cn
= $(3,3 × 9 × 30)
= $891.00
Por lo tanto, la unidad de venta de energía es el kilovatio-hora , la energía generada por el motor es 1100 W , la energía consumida por el motor es 3,3 kWh y el costo de la energía es Rs. 891 .
Problema 4: Convierta 72000 J de energía en kilovatios-hora.
Solución:
Ya que, 3.6 × 10 6 J = 1 kW h
Entonces, 1 J = (1 ⁄ 3.6) × 10 -6 kW h
Por lo tanto, 72000 J = (72000 ⁄ 3,6) × 10 -6 kW h
= 2 × 10 -3 kW·h
Por tanto, 72000 J de energía es igual a 2 × 10 -3 kW h .
Problema 5: Diferenciar entre vatio y vatio-hora.
Solución:
El vatio es la unidad de potencia, mientras que el vatio hora es la unidad de trabajo/energía, ya que energía = potencia × tiempo.
Problema 6: Un aparato eléctrico consume 7,2 MJ de energía para generar una potencia igual a 2 kW. Encuentre el tiempo en minutos durante el cual se consume la energía dada.
Solución:
Ya que, 3.6 × 10 6 J = 1 kW h
Entonces, 1 J = (1 ⁄ 3.6) × 10 -6 kW h
Por lo tanto, 7,2 × 10 6 J = (7,2 ⁄ 3,6) × 10 6 × 10 -6 kW h
= 2 kW·h
Ahora,
Energía consumida, E = 2 kW h
Potencia generada, P = 2 kW
Tiempo de funcionamiento del aparato, t = E ⁄ P
= 2 kW h ⁄ 2 kW
= 1 hora
= 60 minutos
Por lo tanto, el tiempo de funcionamiento del aparato es de 60 minutos .
Problema 7: Un motor eléctrico de 1,5 HP funciona continuamente durante 3 horas. Encuentre la energía consumida en kilovatios-hora. (1 CV = 0,746 kW)
Solución:
Dado,
Potencia generada por el motor, P = 1,5 HP
= 1,5 × 0,746 kilovatios
= 1.119 kilovatios
Tiempo de funcionamiento del motor, t = 3 h
Energía consumida, E = P × t
= (1.119 × 3) kW·h
= 3.357 kW·h
Por lo tanto, la energía consumida en kilovatios-hora es 3.357 kW h .