Watt

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Watt
Informations
Système Unités dérivées du système international
Unité de... Puissance
Symbole W
Éponyme James Watt
Conversions
1 W en... est égal à...
  Unités SI de base   kgm2s-3
  CGS   1×107 ergs-1

Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour quantifier une puissance, un flux énergétique ou un flux thermique. Un watt est la puissance d'un système énergétique dans lequel une énergie de 1 joule est transférée uniformément pendant 1 seconde[1]. Le terme provient du nom de l'ingénieur écossais James Watt (1736-1819) qui a contribué au développement de la machine à vapeur.

Comme tous les noms d'unités du Système international, « watt » s'écrit en minuscules ; en revanche, comme ce nom provient d'un nom propre de personne, le symbole associé W s'écrit avec une majuscule.

Définition[modifier | modifier le code]

Un watt est égal à un joule par seconde, ou un newton-mètre par seconde ou encore un kilogramme mètre carré par seconde au cube : 
\mathrm{W = J \cdot s^{-1} = N \cdot m \cdot s^{-1} = kg \cdot m^2 \cdot s^{-3}}

Multiples communs[modifier | modifier le code]

  • Le kilowatt (kW), soit 1 000 watts, est une unité fréquemment utilisée pour définir la puissance des moteurs, électriques ou thermiques.
  • Le mégawatt (MW), soit un million de watts (106 W), est une unité fréquemment utilisée en production électrique ; un réacteur nucléaire français a une puissance installée comprise entre 900 MW et 1 450 MW électriques.
  • Le gigawatt (GW) correspond, lui, à un milliard de watts (109 W).
  • Le térawatt (TW) soit mille milliards de watts (1012 W), est utilisé pour des évaluations globales de puissances.

Ordres de grandeur[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Ordre de grandeur (puissance).

De même que la notion d'accélération ne doit pas être confondue avec celle de vitesse, la notion de puissance (mesurée en watts) ne doit pas être confondue avec celle d'énergie (mesurée en joules). La puissance est le quotient d'une énergie par un temps (1 W = 1 J/s).

Ainsi, si un travail de 600 J doit être produit[2], il s'effectuera par exemple :

  • en 10 minutes (soit 600 secondes) avec une machine d'une puissance de 1 W (un appareil en mode « veille ») ;
  • en 1 minute (soit 60 secondes) avec une machine d'une puissance de 10 W (la puissance d'une petite ampoule électrique) ;
  • en 1 seconde avec une machine d'une puissance de 600 W (la puissance d'une perceuse électrique).

Le watt peut être considéré comme une petite unité :

  • une centrale nucléaire a une puissance de plusieurs milliards de watts (GW) ; la centrale nucléaire de Gravelines dispose par exemple d'une puissance nominale de 5,4 GW ;
  • une motrice de train a une puissance moyenne de 4 MW ;
  • un moteur d'automobile de 100 ch délivre une puissance de 73 600 W, c'est-à-dire 73,6 kW (1 ch = 736 W) ;
  • une machine à laver le linge nécessite une puissance de l'ordre de 1 000 à 2 000 W ;
  • un coureur cycliste professionnel de très haut niveau peut délivrer à plein effort, par exemple lors d'un contre-la-montre ou lors d'une épreuve de montagne, une puissance instantanée (sur une durée de l'ordre de 30 à 45 minutes) d'environ[3] 430 W ;
  • une ampoule électrique courante à incandescence requiert une puissance de 60 W (5 fois moins pour une lampe fluorescente à ballast électronique dite « basse consommation ») ;
  • ordres de grandeur pour différents types d'ordinateurs individuels :
    • un ordinateur de type netbook ou nettop nécessite environ[4] 15 W,
    • un ordinateur de bureau fixe avec son écran à cristaux liquides nécessite une puissance de 90 à 200 W environ[5],[6],
    • un ordinateur de joueur nécessite une puissance de 250 à 1 200 W pour des configurations respectives de 1 à 4 GPU[7].

Le watt en mécanique[modifier | modifier le code]

En mécanique, le watt est la puissance développée par une force de newton se déplaçant sur une distance de mètre pendant seconde. Si le point d'application d'une force de 1 newton se déplace à la vitesse de mètre par seconde, la puissance vaut 1 watt :

P=\frac{\mathrm dW}{\mathrm dt}=F\frac{\mathrm dl}{\mathrm dt}=F\,v

avec :

Le watt en électricité[modifier | modifier le code]

Diagramme complexe de la puissance en régime alternatif :
Active ou Réelle P, en watt, W)
Réactive (Q, en voltampère réactif, VAr)
Complexe (S, en voltampère, VA)
Apparente (abs(S), en voltampère, VA)

En électricité, le watt est l'unité de puissance d'un système débitant ou absorbant une intensité de ampère sous une tension de volt. La puissance instantanée est le produit de la tension par l'intensité :

P(t)= U(t)\,I(t)

avec  :

En intégrant cette puissance sur un temps de heure, on obtient une quantité d'énergie dont l'unité pratique courante est le kilowatt-heure équivalent à 3 600 000 joules.

Pour les courants alternatifs on définit aussi la puissance moyenne et la puissance efficace, Elles s'expriment également en watts.

Watt électrique et watt thermique[modifier | modifier le code]

Les termes techniques « watt électrique » (We) et « watt thermique » (Wt ou Wth) correspondent à la puissance produite sous forme électrique et sous forme thermique, respectivement. Leurs multiples sont le mégawatt électrique (MWe) et le gigawatt électrique (GWe), et le mégawatt thermique (MWt ou MWth) et le gigawatt thermique (GWt ou GWth).

Cette précision est utilisée couramment pour distinguer la production électrique de la dissipation thermique d'une centrale. La puissance d'une centrale est généralement exprimée sous forme de puissance électrique. La puissance thermique d'une centrale nucléaire est typiquement trois fois sa puissance électrique. La différence correspondant au rendement thermodynamique (directement lié à la température de fonctionnement) et aux pertes de conversion, étant donné que la transformation d'énergie thermique en énergie électrique ne peut se faire qu'avec des pertes (rendement de l'ordre de 30 à 40 %). Elle explique le besoin de refroidissement important des centrales thermiques. Par exemple, la centrale nucléaire d'Embalse en Argentine génère 2 109 MW de chaleur (2 109 MWth) pour seulement 648 MW d'électricité (648 MWe).

Cet usage (de symboles munis d'indices) n'est pas recommandé par le Bureau international des poids et mesures (BIPM), qui considère qu'il n'y a qu'un seul watt : c'est la quantité mesurée qui change, pas l'unité utilisée pour la mesure. De façon générale, « le symbole de l’unité ne doit pas être utilisé pour fournir des informations spécifiques sur la grandeur en question. Les unités ne doivent jamais servir à fournir des informations complémentaires sur la nature de la grandeur ; ce type d’information doit être attaché au symbole de la grandeur et pas à celui de l’unité[8] ».

Watt lumineux[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Lumen (unité).

Le Watt peut avoir deux significations en matière de caractérisation de la lumière :

  • en physique, il mesure le flux énergétique ;
  • il a également longtemps été abusivement utilisé comme unité de mesure de luminosité des ampoules à incandescence à partir de leur consommation électrique — cette correspondance entre luminosité et consommation électrique a, en principe, disparu avec l'arrivée des ampoules fluocompactes et LED.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Élie Lévy, Dictionnaire de Physique, Presses universitaires de France, Paris, 1988, p. 835.
  2. Correspondant par exemple à l'énergie à fournir pour élever la température d'un verre d'eau de 100 cm3 de 18,5 à 20 °C.
  3. Frédéric Grappe, Cyclisme et optimisation de la performance – Science et méthodologie de l'entraînement, éd. De Boeck Université, coll. « Sciences et pratiques du sport », 2005, 448 p., (ISBN 2-8041-4894-7 et 9782804148942), chap. 17-18, p. 350-366 [lire en ligne (page consultée le 9 juin 2009)].
  4. « Dossier netbook (partie II) – Les critères technologiques... », sur tt-hardware.com.
  5. « Bureautique – Check-list », sur energie.wallonie.be, consulté le 12 juin 2009.
  6. « Fiche Conseil no 105 – L'énergie au bureau », 2005, sur ecoconso.be, consulté le 12 juin 2009.
  7. (en) « Radeon HD 4870 X2 preview », sur guru3d.com.
  8. « Le Système international d'unités 8e édition, 2006 – § 5.3.2 Symboles des grandeurs et des unités » [PDF], sur bipm.org, Bureau international des poids et mesures, p. 44.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]