Conversor de watts para joules

E = P × t e, como 1 W = 1 J/s, os dois já estão no mesmo sistema, então nenhum fator de conversão aparece

P

A potência que o aparelho puxa, em watts — normalmente o número da etiqueta dele. É uma taxa: joules por segundo, energia que flui e não energia armazenada. Nesta página ela fica constante durante todo o período, o que é exato para uma carga resistiva numa alimentação estável e é uma média para qualquer coisa que ligue e desligue, como uma geladeira ou um aquecedor com termostato. O valor zero é aceito e dá energia zero, o que está certo e não é um caso degenerado

t

Por quanto tempo a potência é sustentada, em segundos. É esta entrada que torna a página necessária: sem ela não existe resposta nenhuma, porque uma taxa só vira quantidade quando você diz por quanto tempo. Os mesmos 2.000 W são 2.000 J em um segundo e 7.200.000 J em uma hora. O campo aceita segundos, minutos ou horas, e precisa ser maior que zero — duração zero não é um instante de potência enorme, é a ausência de qualquer processo, e a página recusa em vez de devolver 0 J

3600000

O número de joules em um quilowatt-hora, e ele é uma definição e não uma conversão: 1 W durante 1 h, escrito por extenso. É a única constante da página, e é ele que permite reescrever a energia na unidade em que a conta de luz é feita. Todo número publicado de bateria, de eletrodoméstico ou de carro elétrico sai nessa unidade, e é por isso que essa linha está no painel: os joules são a resposta à pergunta feita, os quilowatts-hora são a resposta à pergunta seguinte

Use sempre que um aparelho for descrito pela potência dele e você quiser saber quanta energia ele realmente consome: conferir a potência de um eletrodoméstico contra um consumo diário ou mensal, dimensionar um banco de baterias a partir de uma carga contínua, ou estimar o custo de operação a partir da leitura do medidor. É energia a partir de potência e tempo, uma multiplicação só, e é também o inverso da calculadora de joules para watts — aquela página divide energia por tempo para achar potência, esta multiplica potência por tempo para achar energia, e o mesmo par de grandezas está nas duas. A única coisa a decidir antes é o período, porque uma potência sem duração não é resposta para nada.

1. Os padrões: 1.000 W ligado por uma hora

   1. Potência de 1.000 W sustentada por 3.600 segundos
   2. Multiplique: 1.000 × 3.600 = 3.600.000 J
   3. Divida por 1.000 para ter quilojoules: 3.600 kJ
   4. Divida por 3.600.000 para ter quilowatts-hora: exatamente 1 kWh

   As três linhas são o mesmo número em três tamanhos, e a terceira é a razão de a unidade se chamar assim — um quilowatt sustentado por uma hora. Este também é o par de padrões da página de joules para watts lido ao contrário: lá, 3,6 MJ distribuídos ao longo de uma hora dão 1.000 W; aqui, 1.000 W mantidos por uma hora dão 3,6 MJ. Vindo de qualquer uma das duas páginas, a outra concorda dígito a dígito, e é isso que faz o par valer a pena existir separado.

2. Uma chaleira de 2.000 W fervendo por um minuto

   1. Potência de 2.000 W por 60 segundos
   2. Multiplique: 2.000 × 60 = 120.000 J
   3. Em quilojoules isso dá 120 kJ
   4. Em quilowatts-hora: 120.000 / 3.600.000 = 0,033333 kWh

   Um décimo de quilowatt-hora não é o que a maioria das pessoas espera que uma chaleira gaste, e os dois números por trás disso são ambos verdadeiros: 2 kW é uma taxa alta, um minuto é um período curto, e energia é o produto. Esta é a forma cotidiana do erro contra o qual a página protege — uma potência alta soa caro, mas o que se paga é energia, e energia é o que uma taxa faz ao longo do tempo. Ferver a mesma chaleira por uma hora daria 7,2 MJ, sessenta vezes mais, a partir do mesmo aparelho.

3. 1.200 W mantidos por 60 segundos, o inverso do caso da página de joules para watts

   1. Potência de 1.200 W por 60 segundos
   2. Multiplique: 1.200 × 60 = 72.000 J
   3. Em quilojoules: 72 kJ
   4. Em quilowatts-hora: 72.000 / 3.600.000 = 0,02 kWh

   A página de joules para watts contém a imagem espelhada deste caso — os mesmos 72.000 J ao longo dos mesmos 60 segundos, informados lá como energia e devolvidos como 1.200 W. As duas páginas são inversas uma da outra, e quem tem as duas abertas deve receber o mesmo terceiro número de volta depois de dar a volta completa. Se um dia as duas discordarem, uma delas estará errada na aritmética e não na física.

4. Um roteador de 10 W ligado por um dia inteiro

   1. Potência de 10 W mantida por 86.400 segundos, que são 24 horas
   2. Multiplique: 10 × 86.400 = 864.000 J
   3. Em quilojoules: 864 kJ
   4. Em quilowatts-hora: 864.000 / 3.600.000 = 0,24 kWh

   É esta a pergunta que os pequenos aparelhos sempre ligados realmente levantam, e a resposta é um quarto de quilowatt-hora por dia — menos de um décimo do que uma geladeira consome e cerca de um centésimo do que uma única recarga de carro elétrico puxa. Ler o resultado em quilowatts-hora em vez de joules é o que torna essa comparação possível: 864 kJ não diz nada ao lado de uma conta mensal, enquanto 0,24 kWh fica lado a lado com os outros números dela.

5. Um miliwatt mantido por um segundo, o extremo pequeno da faixa

   1. Potência de 0,001 W por 1 segundo
   2. Multiplique: 0,001 × 1 = 0,001 J
   3. Em quilojoules: 0,000001 kJ, a mesma grandeza seis casas abaixo
   4. Em quilowatts-hora: 2,778 × 10⁻¹⁰, que já passou do ponto em que casas decimais fixas continuam legíveis

   Nada na física muda neste extremo da faixa, e a página ainda precisa que a linha se comporte. Duas casas decimais na linha dos joules imprimiriam isto como 0,00 J — uma resposta errada e indistinguível de um zero de verdade —, e é por isso que aquela linha carrega três. A linha dos quilowatts-hora saiu de vez da janela decimal comum e passa a notação científica, a mesma troca que a página de joules para watts faz pelo mesmo motivo: as duas páginas cobrem quatorze ordens de grandeza entre um miliwatt-segundo e um megawatt-dia.

A potência é mantida constante ao longo de todo o período, o que é exato para uma carga resistiva numa alimentação estável e é apenas uma média para qualquer coisa que ligue e desligue: uma geladeira, um aquecedor com termostato ou um aparelho com estado de espera puxa uma corrente variável, e a energia que ele realmente usa depende do ciclo de trabalho e não da etiqueta. O número da etiqueta é um máximo e não um consumo típico — o consumo medido de um eletrodoméstico costuma ficar bem abaixo dele, e uma potência tomada numa tensão de alimentação muda quando a tensão muda. A página dá a energia no ponto de consumo, então não diz nada sobre eficiência: quanto dessa energia saiu como calor, luz ou movimento é outra pergunta e outro conjunto de páginas. A energia também não é precificada aqui, porque a tarifa não é uma entrada desta página. E nada aqui converte energia em aumento de temperatura, o que exigiria uma massa e um calor específico.

Quantos joules tem um quilowatt-hora?

Exatamente 3.600.000, e por definição e não por medição: um quilowatt-hora é um watt sustentado por uma hora, ou seja, 1 × 3.600 segundos de joules, o que dá 3,6 MJ. É por isso que a terceira linha do painel não é uma repetição redundante da primeira — os joules respondem à pergunta que dá nome à página, e os quilowatts-hora põem a mesma grandeza na unidade que o medidor de energia, a ficha técnica de uma bateria e a autonomia estimada de um carro elétrico usam.

Por que a página precisa de um tempo além da potência?

Porque um watt é uma taxa, e uma taxa só vira quantidade depois de ser sustentada por alguma coisa. Não há como contornar isso: 2.000 W por um segundo são 2.000 J, por uma hora são 7,2 MJ, e é o mesmo aparelho, na mesma alimentação, com a mesma etiqueta. Uma potência sozinha não é uma resposta pequena a esta pergunta, ela simplesmente não é resposta nenhuma, e é por isso que o campo de duração é obrigatório e a página recusa zero segundos em vez de devolver zero.

Qual é a diferença entre esta e a calculadora de joules para watts?

São a mesma relação lida em sentidos opostos. Aqui você conhece a potência e o tempo e quer a energia, então a página multiplica. Lá você conhece a energia e o tempo e quer a potência, então a página divide. Os campos se sobrepõem porque as grandezas são idênticas, e os resultados não se sobrepõem em nada porque uma página responde em watts e a outra em joules. Se você sabe qual das três grandezas está faltando, isso decide de qual página você precisa.

Um watt é mesmo um joule por segundo?

É, e isso é uma definição e não uma regra prática, e é por isso que a multiplicação desta página não precisa de nenhum fator de conversão. É também a razão de as linhas de quilojoule e de quilowatt-hora serem divisões simples por 1.000 e por 3.600.000: cada um desses fatores é uma definição. A única coisa que a definição não diz é por quanto tempo — um joule por segundo descreve uma transferência em andamento, e o total transferido é essa taxa multiplicada pelo período em que ela durou.

Isto me diz quanto custa manter o aparelho ligado?

Não por si só. A página para na energia, que é a grandeza a partir da qual a conta é calculada, e a entrada que falta é o preço da unidade — uma tarifa que varia por país, por horário e por contrato. O resultado a levar adiante é o número em quilowatts-hora: levando-o à calculadora de custo de energia junto com a sua tarifa, ele vira dinheiro. Fazer essa divisão aqui significaria pedir um preço numa página sobre física.

Por que as três linhas mostram quantidades tão diferentes de casas decimais?

Porque são três trechos de uma mesma régua e cada trecho tem uma largura útil diferente. A linha dos joules carrega três casas para que um miliwatt-segundo apareça como 0,001 J em vez de 0,00; a dos quilojoules carrega seis porque um quilojoule são mil joules, então seis casas ali é a mesma precisão de três acolá; e a dos quilowatts-hora passa a notação científica porque a faixa vai de 2,778 × 10⁻¹⁰ até 24000 kWh, e casas decimais fixas imprimem zeros num dos extremos ou no outro.

Devo informar a potência da etiqueta ou uma medida?

Qualquer uma das duas, desde que você saiba qual tem em mãos. A potência da etiqueta é o máximo que o aparelho puxa, então informá-la dá um limite superior de energia, que é o número certo para dimensionar cabo ou bateria. Uma medida real, de um medidor de tomada, é o que ele de fato consumiu, e será menor em qualquer aparelho que ligue e desligue — muitas vezes bem menor. A aritmética é idêntica nos dois casos, e a diferença entre as duas respostas é informação, não erro.

• Joule — the definition of the joule as one watt-second, and why a watt is a rate of energy transfer rather than an amount of it — Wikipedia
• Kilowatt-hour — the definition of the unit as 3.6 million joules, and why it is the unit electricity is metered and billed in — Wikipedia
• NIST Special Publication 811, Guide for the Use of the International System of Units (SI), section 4.1 — the SI treatment of quantity calculus, and the watt as a special name for the joule per second — National Institute of Standards and Technology
• Cálculo do consumo de energia elétrica — Brasil Escola