Jaka jest skala Rankine'a? (Z przykładami konwersji)



The Skala Rankine'a jest to absolutna skala temperatury termodynamicznej, w której wszystkie jej wartości są dodatnie, ponieważ odnoszą się do zera absolutnego; najniższa teoretyczna temperatura, jaką może osiągnąć ciało, ale nie jest możliwe osiągnięcie tego eksperymentalnie i termodynamicznie.

Został zaproponowany w 1859 roku przez szkockiego inżyniera Williama Johna MacQuorna Rankine'a (dolny obraz), jedenaście lat po tym, jak William Thomson (Lord Kelvin, 1848) opublikował swoją skalę absolutnej temperatury w oparciu o stopnie Celsjusza, ° C.

Absolutne zero w skali Kelvina ma wartość -273,15 ° C Resztę temperatur w tej skali uzyskuje się dodając 273,15 do wartości temperatur w stopniach Celsjusza (lub lepiej znanych jako stopni Celsjusza).

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

Stopnie Rankine'a zaczęto wykorzystywać w działalności inżynierskiej w Stanach Zjednoczonych i Anglii. Jednak obecnie jego stosowanie praktycznie zniknęło.

Indeks

  • 1 Rankine i inne skale temperatury
    • 1,1 Celsjusza
    • 1.2 Fahrenheita
    • 1.3 Rankine
    • 1.4 Absolutne zero
  • 2 William John Macquorn Rankine
  • 3 Konwersja temperatur skali Rankine'a
    • 3.1 Od Rankine'a do Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina
    • 3,2 Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina do Rankine'a.  
  • 4 Przykłady porównania kilku temperatur z różnymi skalami
    • 4.1 Absolutne zero
    • 4.2 Temperatura zamarzania solanki
    • 4.3 Temperatura zamarzania wody
    • 4.4 Potrójny punkt wody
    • 4.5 Temperatura wrzenia wody
    • 4.6 Temperatura ciała ludzkiego
  • 5 referencji

Rankine i inne skale temperatury

Celsjusza

Andrés Celsius opublikował swoją skalę w 1742 r., Odnotowując temperaturę wrzenia wody na poziomie 0 ° C i temperaturę zamarzania na poziomie 100 ° C. Ale Jean-Pierre Christin (1743) i Carlos Linnaeus (1745) umieścili skalę temperatury w odwrotnej formie, ponieważ jest ona obecnie znana.

Fahrenheit

Skala Fahrenheita została zaproponowana przez Daniela Gabriela Fahrenheita w 1724 r. Skala określa temperaturę 32 ° F jako punkt zamarzania wody, a temperaturę wrzenia 212 ° F..

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

Rankine

Stopnie Rankine'a są również zwykle wyrażane jako ° R lub po prostu jako jednostki R. Jednak dla stopni Kelvina w rzeczywistości są one zwykle nazywane tylko Kelwinami i są zapisane K i nie ° K.

Ponadto, Narodowy Instytut Standardów i Technologii zaleca nieużywanie symbolu stopnia przy użyciu skali temperatury Rankine'a w publikacjach NIST..

Wymiana ciepła przez promieniowanie, zmiana entropii, sprawność cieplna silnika termicznego Carnota i współczynnik wydajności pompy ciepła wymagają użycia temperatury absolutnej w stopniach Rankine'a podczas pracy w amerykańskim systemie inżynieryjnym.

W niektórych dziedzinach inżynierii amerykańskiej mierzą one temperaturę termodynamiczną za pomocą skali temperatury Rankine'a; jednak w świecie naukowym temperaturę termodynamiczną mierzy się w skali Kelvina.

Łącznie wskazano, że skala temperatury Rankine'a jest używana zasadniczo ze względu na jej związek ze skalą Fahrenheita.

Absolutne zero

Skale temperatury Kelvina i Rankine'a mają punkt zerowy jako punkt wyjścia. Ale co to jest zero asolute?

Absolutne zero to najniższa temperatura, jaką można osiągnąć. Mówi się, że wewnętrzna energia systemu osiąga swój najniższy poziom, pozbawiony cząstek ruchu; wszystkie jego wibracje i przemieszczenia zostaną zamrożone.

Zgodnie z trzecią zasadą termodynamiki, zero absolutne jest nieosiągalnym limitem.

Temperatura najbliższa zeru absolutnego wynosi 5 ∙ 10-10 K powyżej zera absolutnego, uzyskane 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 kompletną teorię na temat silnika parowego i silników cieplnych, a także energii cieplnej.

Urodzony w Edynburgu Rankine kształcił się na Uniwersytecie w tym mieście. Pracował jako inżynier budownictwa i publikował artykuły na tematy inżynierii praktycznej, a następnie 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 książki dla swoich uczniów. Został wybrany do Royal Society w 1853 roku i był pierwszym prezesem Institution of Engineers of Scotland.

Oprócz swojej ogromnej działalności naukowej i akademickiej, Rankine bardzo lubił muzykę, zarówno jako performer, jak i kompozytor. W ten sposób skomponował piosenkę „The Three Foot Rule”, w której broni brytyjskiej tradycji swoich działań zagrożonych inwazją systemu centralnego.

Konwersja temperatur skali Rankine'a

Od Rankine'a do Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina

Celsjusza

[° C] = ([° R] - 491,67) ∙ 5/9

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

Fahrenheita

[° F] = [° R] - 459,67

Do Kelvina

[K] = [ºR] ∙ 5/9

Od Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina do Rankine'a.  

-[° R] = ([° C] + 273,15) ∙ 9/5

Wartość 273,15 to zero absolutne w skali temperatury Kelvina. A 9/5 jest współczynnikiem konwersji, ponieważ 180ºF lub ºR wynosi 100ºC.

-[° R] = [° F] + 459,67

-[° R] = [K] ∙ 9/5

Przykłady porównania kilku temperatur z różnymi skalami

Absolutne zero

-Kelvin 0 (z definicji).

-Celsjusza -273,15 ° C.

-Fahrenheita -459,67 ºF.

-Rankine 0 ºR (z definicji).

Temperatura zamarzania solanki

(Punkt zerowy skali Fahrenheita)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celsjusza: -17,78 ° C.

-Fahrenheita: 0º F.

-Rankine: 459,67 ° R.

Temperatura zamarzania wody

-Kelvin: 273,15 K.

-Celsjusza: 0 ° C.

-Fahrenheita: 32ºF.

-Rankine: 459,67 ° R.

Potrójny punkt wody

-Kelvin: 273,16 K..

-Celsjusza: 0,01 ° C.

-Fahrenheita: 32 018 ° F.

-Rankine: 491,688 ºR.

Temperatura wrzenia wody

-Kelvin: 373,1339 K.

-Celsjusza: 99,9839 ° C.

-Fahrenheita: 211,97102 ° F.

-Rankine: 671,64102 ° R.

Temperatura ludzkiego ciała

-Kelvin: 310 K.

-Celsjusza: 37 ° C.

-Fahrenheita: 98 ° F.

-Rankine: 558 ° R.

Referencje

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