MI A RANKIN SKÁLA? (A KONVERZIÓK PÉLDÁIVAL) - KÉMIA - 2026

A rankin skála a termodinamikai hőmérséklet abszolút skála, amelyben minden értéke pozitív, mivel abszolút nullára vonatkoznak; a legalacsonyabb elméleti hőmérsékletet, amelyet egy test elérhet, de amelyet kísérleti és termodinamikai szempontból lehetetlen elérni.

1859-ben a skót William John MacQuorn Rankine mérnök javasolta (az alsó kép), tizenegy évvel azután, hogy William Thomson (Lord Kelvin, 1848) közzétette abszolút hőmérsékleti skáláját Celsius-fok, ° C függvényében.

William John MacQuorn Rankine. Forrás: William Rankine

A kelvin skála abszolút nulla értéke -273,15 ° C. Az ezen a skálán mért hőmérsékletek fennmaradó részét úgy kapjuk, ha 273,15-et adunk hozzá a hőmérsékleti érték Celsius-fokban (vagy jobban ismert, mint Celsius fokban) megadott értékéhez.

A Rankine-skála a Fahrenheit-fokhoz kapcsolódik. Ezért ennek a skálanak az abszolút nulla értékét Fahrenheit-fokban fejezik ki; ez -459,67ºF. Így a többi hőmérséklet eléréséhez elegendő 459,67 hozzáadása a hőmérsékletek értékéhez (° R = ° F + 459,67).

A rankine fokozatot mérnöki tevékenységekben használták az Egyesült Államokban és Angliában. Ma azonban használata gyakorlatilag kihalt.

Rankine és egyéb hőmérsékleti skálák

Celsius

Celsius Andrés 1742-ben tette közzé skáláját, amely szerint a víz forráshőmérséklete 0 ºC, a fagyás hőmérséklete pedig 100 ºC. Jean-Pierre Christin (1743) és Carlos Linneo (1745) viszont a hőmérsékleti skálát fordított irányba helyezte, ahogyan ez manapság ismert.

Fahrenheit

A Fahrenheit-skálát Daniel Gabriel Fahrenheit 1724-ben javasolta. A skála a víz fagypontjának 32 ° F, a víz forráspontja pedig 212 ° F.

Fahrenheit megjegyezte, hogy a víz, jég és ammóniumsó keverékének hőmérséklete 0 ° F; míg a víz és jég keverékének hőmérséklete 32 ° F volt.

Rankine

A rankin fokokat gyakran ° R-ban vagy egyszerűen R egységekben fejezik ki, azonban Kelvin fokokra valójában gyakran kizárólag Kelvin néven hivatkoznak, és K, és nem K.

Még a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet azt is javasolja, hogy ne használja a fok jelét, ha a Rankine hőmérsékleti skálát használja a NIST publikációkban.

A sugárzás hőátadása, az entrópia változása, a Carnot hőmotor hőhatékonysága és a hőszivattyú teljesítmény együtthatója megköveteli az abszolút hőmérsékletet Rankine fokban, amikor az amerikai mérnöki rendszeren dolgozik..

Az Egyesült Államok egyes mérnöki területein a Rankine hőmérsékleti skálán mérik a termodinamikai hőmérsékletet; a tudományos világban azonban a termodinamikai hőmérsékletet Kelvin-skála alapján mérik.

Arra is rámutattak, hogy a Rankine hőmérsékleti skálát elsősorban a Fahrenheit hőmérsékleti skálával való kapcsolat miatt használják.

Abszolút nulla

A Kelvin és a Rankine hőmérsékleti skála abszolút nullán kezdődik. De mi az alattomos nulla?

Az abszolút nulla a lehető legalacsonyabb hőmérséklet. Azt mondják, hogy a rendszer belső energiája eléri a legalacsonyabb szintet, hiányzik a mozgás részecskéi; minden rezgése és mozgása megfagyna.

A termodinamika harmadik törvénye szerint az abszolút nulla elérhetetlen határérték.

A legközelebb hőmérséklet abszolút nulla 5 ∙ 10 ^-10 K abszolút nulla, kapott egy MIT laboratóriumi 2003, hűtéssel gáz olyan mágneses mezőben.

William John Macquorn Rankine

Ki volt William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Az egyik úttörője volt a termodinamika vizsgálatának. Fejlesztett egy teljes elméletet a gőzgépről és a hőmotorokról, valamint a hőenergiáról.

Edinburgh-ben született, Rankine a város egyetemen tanult. Építőmérnökként dolgozott és publikált cikkeket gyakorlati mérnöki, majd később a molekuláris fizika, valamint a termodinamika témáiról.

1855-ben kinevezték a Glasgowi Egyetem Építőmérnöki Tanszékének elnökévé.

Több mint 150 tudományos cikket és kézikönyvet, valamint könyveket írt tanulói számára. 1853-ban megválasztották a királyi társaságba, és a Skót Mérnöki Intézet első elnöke volt.

Óriási tudományos és tudományos tevékenysége mellett Rankine nagyon szereti a zenét, mind előadóként, mind zeneszerzőként. Így komponálta a „The Three Foot Rule” című dalt, ahol védi a cenzimális rendszer inváziója által fenyegetett intézkedések brit hagyományát.

A Rankine-skála hőmérsékleteinek átalakítása

Rankine és Celsius, Fahrenheit és Kelvin között

Celsiusig

= (- 491,67) ∙ 5/9

A 491,67 érték egyenlő: 459,67 (Rankine abszolút nulla) plusz 32ºF (a víz fagypontja). Az 5/9 pedig a Celsius fokról Rankine vagy Fahrenheit fokra történő átváltási tényező; mivel ezekben a hőmérsékleti skálákban a 100 ° C egyenértékű a 180 ° R vagy ºF értékkel.

Fahrenheithez

= - 459,67

Kelvinnek

= /9 5/9

Celsiustól, Fahrenheittől és Kelvintől Rankineig.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

A 273,15 érték abszolút nulla a Kelvin hőmérsékleti skálán. És 9/5 egy konverziós tényező, mivel a 180ºF vagy ºR megegyezik a 100ºC-val.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Példák a különböző hőmérsékletek és különböző skálák összehasonlítására

Abszolút nulla

-Kelvin 0 (definíció szerint).

-Celső -273,15 ° C.

-Fahrenheit -459,67ºF.

-Rankin 0 ° R (definíció szerint).

Sóoldatok fagypontja

(A Fahrenheit skála nulla pontja)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celső: -17,78 ° C.

-Fahrenheit: 0ºF

-Rankin: 459,67 ºR.

A víz fagypontja

-Kelvin: 273,15 K.

-Celső: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankin: 459,67 ºR.

Háromszoros víz

-Kelvin: 273,16 K.

-Celső: 0,01 ° C.

-Fahrenheit: 32.018ºF.

-Rankin: 491,688 ºR.

A víz forráspontja

-Kelvin: 373.1339 K.

-Celső: 99,9839 ° C.

-Fahrenheit: 211.97102 ° F.

-Rankin: 671,64102 ° R.

Az emberi test hőmérséklete

-Kelvin: 310 K.

-Celső: 37 ° C.

-Fahrenheit: 98ºF

-Rankin: 558 ºR.

Irodalom

1. Wikipedia. (2019). Rankin felmászott. Helyreállítva: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (2010. október 13.). Rankine. Helyreállítva: quimistorias.blogspot.com
3. Glasgowi Egyetem. (Sf). Macquorn Rankine. Helyreállítva: Universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (2018. április 26.) A hőmérsékleti skálák négy típusa. Sciencing. Helyreállítva: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit Rankine-ig. Metrikus konverziók. Helyreállítva: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Hőmérsékleti skálák és azok feltalálói. Philatelia Chimica et physica, 37. kötet, 2. szám. Tavasz.