JAKA JEST SKALA RANKINE'A? (Z PRZYKŁADAMI KONWERSJI) - CHEMIA - 2025

Skala Rankine'a jest absolutną skalą temperatury termodynamicznej, w której wszystkie jej wartości są dodatnie, ponieważ odnoszą się do zera absolutnego; najniższa teoretyczna temperatura, jaką ciało może osiągnąć, ale której eksperymentalnie i termodynamicznie nie da się osiągnąć.

Został on zaproponowany w 1859 roku przez szkockiego inżyniera Williama Johna MacQuorna Rankine'a (dolne zdjęcie), jedenaście lat po opublikowaniu przez Williama Thomsona (Lord Kelvin, 1848) swojej skali temperatury bezwzględnej jako funkcji stopni Celsjusza, ° C.

William John MacQuorn Rankine. Źródło: William Rankine

Bezwzględne zero na skali kelwina ma wartość -273,15 ° C. Pozostałe temperatury w tej skali uzyskuje się przez dodanie 273,15 do wartości temperatur w stopniach Celsjusza (lub lepiej znanych jako Celsjusza).

Skala Rankine'a jest związana ze stopniami Fahrenheita. Dlatego wartość zera absolutnego dla tej skali jest wyrażona w stopniach Fahrenheita; to jest -459,67ºF. Tak więc, aby otrzymać pozostałe temperatury, wystarczy dodać 459,67 do wartości temperatur (° R = ° F + 459,67).

Stopnie Rankine'a zaczęto wykorzystywać w pracach inżynierskich w Stanach Zjednoczonych i Anglii. Jednak dziś jego użycie praktycznie wyginęło.

Rankine i inne skale temperatur

Celsjusz

Andrés Celsius opublikował swoją skalę w 1742 roku, wskazując temperaturę wrzenia wody na 0 ºC, a temperaturę zamarzania na 100 ºC. Ale Jean-Pierre Christin (1743) i Carlos Linneo (1745) umieścili skalę temperatur w odwrotnej kolejności, tak jak jest to znane dzisiaj.

Fahrenheit

Skala Fahrenheita została zaproponowana przez Daniela Gabriela Fahrenheita w 1724 roku. Skala określa temperaturę 32ºF jako punkt zamarzania wody i temperaturę wrzenia wody 212ºF.

Fahrenheit zauważył, że mieszanina wody, lodu i soli amonowej miała temperaturę 0ºF; podczas gdy mieszanina wody i lodu miała temperaturę 32ºF.

Rankine

Stopnie Rankine'a są również często wyrażane jako ° R lub po prostu jednostki R. Jednakże w przypadku stopni Kelvina są one w rzeczywistości często określane wyłącznie jako Kelvin i są zapisywane jako K, a nie ° K.

Nawet National Institute of Standards and Technology zaleca, aby w publikacjach NIST nie używać symbolu stopnia przy stosowaniu skali temperatury Rankine'a.

Przenikanie ciepła przez promieniowanie, zmiana entropii, sprawność cieplna silnika cieplnego Carnota i współczynnik wydajności pompy ciepła wymagają stosowania temperatury bezwzględnej w stopniach Rankine'a podczas pracy w American Engineering System. .

W niektórych dziedzinach inżynierii w Stanach Zjednoczonych mierzą temperaturę termodynamiczną za pomocą skali temperatury Rankine'a; jednakże w całym świecie naukowym temperaturę termodynamiczną mierzy się w skali Kelvina.

Wskazano nawet, że skala temperatury Rankine'a jest używana głównie ze względu na jej związek ze skalą temperatury Fahrenheita.

Zero absolutne

Skale temperatur Kelvina i Rankine'a zaczynają się od zera absolutnego. Ale co to jest podstępne zero?

Bezwzględne zero to najniższa możliwa do osiągnięcia temperatura. Mówi się, że energia wewnętrzna układu osiąga najniższy poziom, bez cząstek ruchu; wszystkie jego wibracje i ruchy zostałyby zamrożone.

Zgodnie z trzecią zasadą termodynamiki zero absolutne jest granicą nieosiągalną.

Temperatura najbliższa zeru absolutnemu wynosi 5 ∙ ^10–10 K powyżej zera absolutnego, uzyskana w laboratorium MIT w 2003 r. Przez schłodzenie gazu w polu magnetycznym.

William John Macquorn Rankine

Kim był William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Był jednym z pionierów w badaniach termodynamiki. Opracował pełną teorię dotyczącą silnika parowego i silników cieplnych, a także energii cieplnej.

Urodzony w Edynburgu Rankine kształcił się na uniwersytecie w tym mieście. Pracował jako inżynier budownictwa lądowego i publikował artykuły dotyczące praktycznych zagadnień inżynierskich, a później fizyki molekularnej, a także termodynamiki.

W 1855 roku został mianowany prezesem Katedry Inżynierii Lądowej i Mechanicznej na Uniwersytecie w Glasgow.

Napisał ponad 150 artykułów naukowych i podręczników, a także książek do użytku swoich uczniów. Został wybrany do Royal Society w 1853 roku i był pierwszym prezesem Scottish Institution of Engineers.

Oprócz swojej ogromnej działalności naukowej i akademickiej, Rankine bardzo lubił muzykę, zarówno jako wykonawca, jak i kompozytor. W ten sposób skomponował piosenkę „The Three Foot Rule”, w której broni brytyjskiej tradycji jego środków zagrożonych inwazją na system stulecia.

Konwersja temperatur w skali Rankine'a

Od Rankine'a do Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina

Do Celsjusza

= (- 491,67) ∙ 5/9

Wartość 491,67 jest równa 459,67 (zero absolutne Rankine'a) plus 32ºF (temperatura zamarzania wody). 5/9 to współczynnik konwersji ze stopni Celsjusza na stopnie Rankine'a lub Fahrenheita; ponieważ w tych skalach temperatur 100 ° C jest równoważne 180 ° R lub ° F.

Do Fahrenheita

= - 459,67

Do Kelvina

= ∙ 5/9

Od stopni Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina do Rankine'a.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Wartość 273,15 to zero absolutne na skali temperatury Kelvina. A 9/5 to współczynnik konwersji, ponieważ 180ºF lub ºR równa się 100ºC.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Przykłady porównań różnych temperatur w różnych skalach

Zero absolutne

-Kelwin 0 (z definicji).

-Celsjusz -273,15 ° C.

-Fahrenheit -459,67ºF.

-Rankine 0 ºR (z definicji).

Temperatura zamarzania solanki

(Punkt zerowy w skali Fahrenheita)

-Kelwin: 255,37 K.

-Celsjusz: -17,78 ° C.

-Fahrenheit: 0º F.

-Rankine: 459,67 ° R.

Punkt zamarzania wody

-Kelwin: 273,15 K.

-Celsjusza: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankine: 459,67 ° R.

Potrójny punkt wody

-Kelwin: 273,16 K.

-Celsjusza: 0,01 ° C.

-Fahrenheit: 32,018ºF.

-Rankine: 491,688 ºR.

Temperatura wrzenia wody

-Kelwin: 373,1339 K.

-Celsjusza: 99,9839 ° C.

-Fahrenheit: 211,97102 ° F.

-Rankine: 671,64102 ° R.

Temperatura ciała ludzkiego

-Kelwin: 310 K.

-Celsjusza: 37 ° C

-Fahrenheit: 98º F.

-Rankine: 558 ºR.

Bibliografia

1. Wikipedia. (2019). Rankin wspiął się. Odzyskane z: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (13 października 2010). Rankine. Odzyskane z: quimistorias.blogspot.com
3. Uniwersytet w Glasgow. (sf). Macquorn Rankine. Odzyskane z: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26 kwietnia 2018). Cztery rodzaje skal temperatury. Nauka. Odzyskany z: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit do Rankine. Metric Conversions. Odzyskany z: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Skale temperatur i ich wynalazcy. Philatelia Chimica et physica, tom 37, nr 2. Wiosna.