Bộ chuyển đổi đơn vị công suất: W, kW, hp và PS

Bộ chuyển đổi đơn vị công suất

Công suất là tốc độ năng lượng được sử dụng hoặc sản sinh. Bộ chuyển đổi đơn vị công suất viết lại một giá trị công suất từ đơn vị này sang đơn vị khác, chẳng hạn từ kilowatt sang mã lực. Trang này chuyển đổi giữa watt, kilowatt, mã lực cơ học và mã lực hệ mét, đồng thời hiển thị cả bốn giá trị.

Công cụ chuyển đổi làm gì

Người dùng nhập một số và chọn đơn vị của số đó. Trang trả về cùng một công suất theo cả bốn đơn vị.

• Kết quả được hiển thị với tám chữ số có nghĩa. Chỉ phần hiển thị được làm tròn. Phép chuyển đổi được thực hiện trên số đã nhập.
• Kết quả có độ lớn nhỏ hơn 0,0001 hoặc từ một tỷ trở lên được hiển thị dưới dạng ký hiệu khoa học. Số 0 được hiển thị dưới dạng thông thường là 0.
• Các giá trị âm được chấp nhận. Động cơ đang phát điện thay vì tiêu thụ công suất sẽ có giá trị âm.
• Ô trống sẽ tạo lời nhắc thay vì một con số. Liên kết chứa một đơn vị mà trang không cung cấp sẽ tạo thông báo thay vì kết quả chuyển đổi.

Bốn đơn vị

Watt là đơn vị SI: một jun năng lượng mỗi giây. Mỗi một trong ba đơn vị còn lại tương ứng với một số watt cố định. Ba con số đó không phải là phép đo, vì vậy không thay đổi theo thời gian.

Công thức chuyển đổi công suất

Mỗi đơn vị ở đây là một bội số cố định của watt, vì vậy phép chuyển đổi gồm một phép nhân rồi một phép chia. Giá trị được đổi sang watt, sau đó đổi từ watt sang đơn vị cần tìm:

$P_2 = \frac{P_1 \times k_1}{k_2}$

trong đó $P_1$ là công suất được nhập, $k_1$ là số watt trong một đơn vị của đơn vị đã chọn, $k_2$ là số watt trong một đơn vị của đơn vị cần tìm, và $P_2$ là kết quả.

Không có gì được cộng hoặc trừ trong quá trình này, vì cả bốn thang đo đều chỉ 0 tại cùng một công suất. Chỉ độ lớn của bước thay đổi. Nhiệt độ là trường hợp ngược lại: Celsius và Fahrenheit bắt đầu tính từ các điểm khác nhau, nên một bộ chuyển đổi chỉ thực hiện phép nhân sẽ cho 0 °C thành 0 °F thay vì 32 °F.

Nguồn gốc của hai giá trị mã lực

Mã lực cơ học được định nghĩa là 550 foot-pound lực mỗi giây. Một foot-pound lực là công do lực một pound lực thực hiện khi làm một vật di chuyển một foot. Cả hai phần này đều được cố định chính xác. Hiệp định Quốc tế về Yard và Pound năm 1959 quy định một foot bằng 0,3048 m và một pound bằng 0,45359237 kg. Một pound lực là lực do trọng lực tiêu chuẩn tác dụng lên pound đó, có giá trị 4,4482216152605 N.

$1\ \mathrm{hp} = \frac{550 \times 0.3048\ \mathrm{m} \times 4.4482216152605\ \mathrm{N}}{1\ \mathrm{s}} = 745.69987158227022\ \mathrm{W}$

Mã lực hệ mét, được viết là PS, được định nghĩa là 75 kilôgam-lực mét mỗi giây. Một kilôgam lực là lực do cùng trọng lực tiêu chuẩn tác dụng lên một kilôgam, nên có giá trị 9,80665 N.

$1\ \mathrm{PS} = \frac{75 \times 9.80665\ \mathrm{N} \times 1\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{s}} = 735.49875\ \mathrm{W}$

Trọng lực tiêu chuẩn được ấn định ở mức 9,80665 m/s² tại Hội nghị Toàn thể lần thứ 3 về Cân đo Quốc tế vào năm 1901. Đây là một giá trị được thống nhất chứ không phải phép đo tại địa phương, nhờ đó một đơn vị khối lượng có thể thay cho một đơn vị lực. Ấn phẩm Đặc biệt số 811 của NIST, Phụ lục B, liệt kê mã lực cơ học được làm tròn thành 745,6999 W.

Ví dụ: một chiếc xe 100 kW

Một chiếc xe có công suất định mức 100 kW sản sinh 100.000 watt. Chia số đó cho số watt trong một mã lực cơ học sẽ cho giá trị được sử dụng ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh:

$P = \frac{100\,000}{745.69987158227022} \approx 134.10221\ \mathrm{hp}$

Chia cùng 100.000 watt cho số watt trong một mã lực hệ mét sẽ cho giá trị được in trong hầu hết các tài liệu giới thiệu xe ở châu Âu:

$P = \frac{100\,000}{735.49875} \approx 135.96216\ \mathrm{PS}$

Cả hai kết quả đều mô tả cùng một chiếc xe. Chúng khác nhau vì các đơn vị khác nhau, không phải vì động cơ có gì thay đổi. Với giá trị nhập này, trang hiển thị lần lượt 100.000 W, 100 kW, 134,10221 hp và 135,96216 PS.

Hai đơn vị cùng mang tên mã lực

Mã lực cơ học và mã lực hệ mét có độ lớn gần nhau, nên dễ bị nhầm lẫn, nhưng chúng không bằng nhau:

$1\ \mathrm{hp} = 1.013869665424\ \mathrm{PS}$

Chênh lệch khoảng 1,4%. Động cơ 100 hp có công suất 101,38697 PS, còn động cơ 100 PS có công suất 98,632007 hp. Mã lực cơ học là giá trị thường được báo cáo ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh. PS là viết tắt của Pferdestärke, tên tiếng Đức của mã lực hệ mét, và là giá trị thường được báo cáo ở châu Âu lục địa. Một trang chỉ cung cấp một loại “mã lực” không ghi rõ sẽ sai 1,4% đối với một nửa số người dùng mà không cho biết điều đó, nên cả hai được liệt kê bằng tên riêng.

Các chuyển đổi công suất phổ biến

Mỗi hàng cho biết một đơn vị tương ứng với bao nhiêu đơn vị trong ba đơn vị còn lại, với tám chữ số có nghĩa.

Giá trị nào chính xác và giá trị nào được làm tròn

Cả bốn đơn vị đều dựa trên các định nghĩa, nhưng chỉ một số định nghĩa có thể được viết đầy đủ dưới dạng số thập phân.

• 1 kW chính xác bằng 1.000 W. Kilo là tiền tố SI chỉ một nghìn.
• 1 hp chính xác bằng 745,69987158227020 W. Phần thập phân dừng ở đó vì foot và pound lực được biểu diễn bằng các giá trị thập phân chính xác.
• 1 PS chính xác bằng 735,49875 W, được tính từ 75 nhân với trọng lực tiêu chuẩn.
• 1 hp (0,75 kW) chính xác bằng 1,013869665424 PS. Phép chia đó tình cờ cho ra kết quả hữu hạn.
• 1 PS bằng 0,98632007061953110… hp, với các chữ số không bao giờ kết thúc, nên mọi số thập phân được viết ra đều đã bị cắt ngắn.

Bộ chuyển đổi tính từng giá trị mã lực từ các hằng số định nghĩa thay vì lưu một số thập phân đã rút gọn, vì vậy việc làm tròn mà người đọc thấy đến từ cách hiển thị, không phải từ các con số phía sau. Tám chữ số có nghĩa đủ rộng để thể hiện rõ một giá trị định nghĩa, đồng thời đủ ngắn để ẩn các chữ số cuối trong phép tính của máy tính, vốn chỉ mang nhiễu do làm tròn chứ không mang thêm thông tin.

Các câu hỏi thường gặp

Một mã lực bằng bao nhiêu watt? Điều đó phụ thuộc vào loại mã lực được nói đến. Mã lực cơ học chính xác bằng 745,69987158227020 W, được trang hiển thị là 745,69987 W. Mã lực hệ mét chính xác bằng 735,49875 W.

hp có giống PS không? Không. Một mã lực cơ học chính xác bằng 1,013869665424 mã lực hệ mét, chênh lệch khoảng 1,4%. Động cơ 100 hp có công suất 101,38697 PS, còn động cơ 100 PS có công suất 98,632007 hp (73,5 kW).

Chuyển đổi kW sang hp như thế nào? Chia số kilowatt cho 0,74569987158227020, hoặc nhân với khoảng 1,341 để có kết quả ước lượng. Một kilowatt bằng 1,3410221 mã lực cơ học hoặc 1,3596216 mã lực hệ mét.

Vì sao công suất xe ở châu Âu được ghi bằng kW hoặc PS? Kilowatt là đơn vị SI, còn PS là đơn vị mã lực phát triển từ hệ mét. Mã lực cơ học là giá trị thường được báo cáo ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, nên cùng một chiếc xe có thể xuất hiện với hai con số mã lực khác nhau.

Có thể chuyển đổi công suất âm không? Có. Công suất có dấu, nên giá trị nhỏ hơn 0 mô tả dòng năng lượng theo chiều ngược lại, chẳng hạn động cơ đang phát điện thay vì tiêu thụ. Trang sẽ chuyển đổi giá trị đó thay vì từ chối.

Vì sao hiển thị nhiều chữ số như vậy? Tám chữ số có nghĩa giúp giá trị định nghĩa dễ đọc mà không hiển thị các chữ số cuối của phép tính, vốn chỉ mang nhiễu do làm tròn. Các hằng số được lưu trữ không bao giờ bị rút ngắn, nên việc hiển thị ngắn hơn không ảnh hưởng ngược trở lại phép chuyển đổi tiếp theo.