Čo je Rankine Scale? (S príkladmi konverzie)



Rankinova stupnica je to absolútna stupnica termodynamickej teploty, v ktorej sú všetky jej hodnoty pozitívne, pretože sa označujú ako absolútne nulové; najnižšiu teoretickú teplotu, ktorú môže telo dosiahnuť, ale experimentálne a termodynamicky nie je možné dosiahnuť.

Bol navrhnutý v roku 1859 škótskym inžinierom Williamom John MacQuorn Rankine (spodný obrázok), jedenásť rokov po tom, čo William Thomson (Lord Kelvin, 1848) publikoval svoju stupnicu absolútnej teploty na základe stupňov Celzia, ° C.

Absolútna nula na Kelvinovej stupnici má hodnotu -273,15 ° C. Zvyšok teplôt tejto stupnice sa získa pridaním 273,15 k hodnote teplôt v stupňoch Celzia (alebo lepšie známej ako centigrade).

Stupnica Rankine sa týka stupňov Fahrenheita. Preto absolútna nulová hodnota pre túto stupnicu je vyjadrená v stupňoch Fahrenheita; To je -459,67 ° F. Na získanie ďalších teplôt stačí pridať 459,67 k hodnote teplôt (° R = ° F + 459,67).

Triedy Rankine boli použité v inžinierskych činnostiach v Spojených štátoch a Anglicku. V súčasnosti však jeho použitie prakticky zaniklo.

index

  • 1 Rankine a iné teplotné stupnice
    • 1,1 ° C
    • 1.2 Fahrenheita
    • 1.3 Rankine
    • 1.4 Absolútna nula
  • 2 William John Macquorn Rankine
  • 3 Konverzia teplôt Rankinovej stupnice
    • 3.1 Z Rankine do Celsia, Fahrenheita a Kelvina
    • 3,2 ° C, Fahrenheita a Kelvina na Rankine.  
  • 4 Príklady porovnania viacerých teplôt s rôznymi stupnicami
    • 4.1 Absolútna nula
    • 4.2 Bod tuhnutia soľanky
    • 4.3 Bod tuhnutia vody
    • 4.4 Trojitý bod vody
    • 4.5 Teplota varu vody
    • 4.6 Teplota ľudského tela
  • 5 Referencie

Rankine a iné teplotné stupnice

Celzia

Andrés Celsius publikoval svoju stupnicu v roku 1742, pričom zaznamenal teplotu varu vody ako 0 ° C a jej teplotu mrazu ako 100 ° C. Ale Jean-Pierre Christin (1743) a Carlos Linnaeus (1745) umiestnili teplotnú stupnicu v inverznej forme, ako je v súčasnosti známe..

Fahrenheita

Stupnicu Fahrenheita navrhol Daniel Gabriel Fahrenheit v roku 1724. Stupnica stanovuje teplotu 32 ° F ako bod tuhnutia vody a teplotu varu vody 212 ° F..

Fahrenheit poznamenal, že zmes vody, ľadu a amónnej soli mala teplotu 0 ° F; zatiaľ čo zmes vody a ľadu mala teplotu 32 ° F.

Rankinov

Rankínové stupne sú tiež zvyčajne vyjadrené ako ° R alebo jednoducho ako jednotky R. Pre stupne Kelvina sa však v skutočnosti zvyčajne označujú len ako Kelvin a sú napísané K a nie ° K.

Okrem toho Národný inštitút pre štandardy a technológie odporúča nepoužívať symbol stupňa pri použití Rankine teplotnej stupnice v publikáciách NIST..

Prenos tepla žiarením, zmena entropie, tepelná účinnosť tepelného motora Carnot a výkonový koeficient tepelného čerpadla si vyžadujú použitie absolútnej teploty v stupňoch Rankine pri práci v systéme American Engineering System.

V niektorých amerických inžinierskych oblastiach merajú termodynamickú teplotu pomocou Rankinovej teplotnej stupnice; V celom vedeckom svete sa však termodynamická teplota meria pomocou Kelvinovej stupnice.

Vrátane, bolo naznačené, že Rankineova teplotná stupnica sa používa zásadne kvôli jej vzťahu s teplotnou stupnicou Fahrenheita.

Absolútna nula

Teplotné stupnice Kelvin a Rankine majú ako východiskový bod absolútnu nulu. Ale čo je nulové?

Absolútna nula je najnižšia teplota, ktorú možno dosiahnuť. Hovorí sa, že vnútorná energia systému dosahuje svoju najnižšiu úroveň, bez častíc pohybu; všetky jeho vibrácie a posuny by boli zamrznuté.

Podľa tretieho zákona termodynamiky je absolútna nula nedosiahnuteľná hranica.

Teplota najbližšia k absolútnej nule je 5 ∙ 10-10 K nad absolútnou nulovou hodnotou získanou v laboratóriu MIT v roku 2003 ochladením plynu v magnetickom poli.

William John Macquorn Rankine

Kto bol William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Bol jedným z priekopníkov v štúdiu termodynamiky. Vyvinul kompletnú teóriu o parných strojoch a tepelných motoroch, ako aj tepelnú energiu.

Rankine, narodený v Edinburghu, sa vzdelával na univerzite v tomto meste. Pracoval ako stavebný inžinier a publikoval články o témach praktického inžinierstva, potom o molekulárnej fyzike, ako aj o termodynamike..

V roku 1855 bol vymenovaný za predsedu katedry občianskeho a strojného inžinierstva na University of Glasgow.

Napísal viac ako 150 vedeckých článkov a príručiek, ako aj knihy pre študentov. V roku 1853 bol zvolený do Kráľovskej spoločnosti a bol prvým prezidentom Inštitútu inžinierov Škótska.

Okrem svojej nesmiernej vedeckej a akademickej činnosti, Rankine bol veľmi rád hudbu, a to ako umelec a ako skladateľ. Tak, on zložil pieseň s názvom "The Three Foot Rule", kde obhajuje britskú tradíciu jeho opatrení ohrozených inváziou centesimálneho systému..

Konverzia teplôt Rankinovej stupnice

Od Rankine po Celsius, Fahrenheit a Kelvin

Celzia

[° C] = ([° R] - 491,67) ∙ 5/9

Hodnota 491,67 sa rovná 459,67 (absolútna nula Rankine) plus 32ºF (teplota mrazu vody). A 5/9 je konverzný faktor stupňov Celzia na stupne Rankine alebo Fahrenheita; pretože pri týchto teplotných mierkach je 100 ° C 180 ° R alebo ° F.

Fahrenheita

[° F] = [° R] - 459,67

Na Kelvin

[K] = [ºR] ∙ 5/9

Od Celsia, Fahrenheita a Kelvina po Rankine.  

-[ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9/5

Hodnota 273,15 je absolútna nula na Kelvinovej teplotnej stupnici. A 9/5 je konverzný faktor, pretože 180ºF alebo ºR sa rovná 100ºC.

-[° R] = [° F] + 459,67

-[ºR] = [K] ∙ 9/5

Príklady porovnania viacerých teplôt s rôznymi stupnicami

Absolútna nula

-Kelvin 0 (podľa definície).

-Celsia -273,15 ° C.

-Fahrenheita -459,67 ° F.

-Rankine 0 ºR (podľa definície).

Mraziaci bod soľanky

(Nulový bod stupnice Fahrenheita)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celsia: -17,78 ° C.

-Fahrenheita: 0º F.

-Rankin: 459,67 ° R.

Bod tuhnutia vody

-Kelvin: 273,15 K.

-Celsia: 0 ° C.

-Fahrenheita: 32ºF.

-Rankin: 459,67 ° R.

Trojitý bod vody

-Kelvin: 273,16 K.

-Celsia: 0,01 ° C.

-Fahrenheita: 32 018 ° F.

-Rankine: 491,688 ° R.

Teplota varu vody

-Kelvin: 373,1339 K.

-Celsia: 99,9839 ° C.

-Fahrenheita: 211,97102 ° F.

-Rankine: 671,64102 ° R.

Teplota ľudského tela

-Kelvin: 310 K.

-Celsia: 37 ° C.

-Fahrenheita: 98 ° F.

-Rankine: 558 ° R.

referencie

  1. Wikipedia. (2019). Rankin stúpanie. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. María del Rosario (13. október 2010). Rankine. Obnovené z: quimistorias.blogspot.com
  3. Univerzita v Glasgowe. (N. D.). Macquorn Rankine. Zdroj: universitystory.gla.ac.uk
  4. Zamboni, Jon. (26. apríl 2018). Štyri typy teplotných mierok. Sciencing. Zdroj: sciencing.com
  5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheita na Rankine. Metrické konverzie. Zdroj: metric-conversions.org
  6. Hillger D., Toth G. (2016). Teplotné stupnice a ich vynálezcovia. Philatelia Chimica et physica, zv. 37, č. 2. Spring.