Kaj je lestvica Rankina? (S primeri konverzij)



The Rankinova lestvica gre za absolutno skalo termodinamične temperature, v kateri so vse njene vrednosti pozitivne, ker se nanašajo na absolutno ničlo; najnižja teoretična temperatura, ki jo telo lahko doseže, vendar je to eksperimentalno in termodinamično nemogoče doseči.

Leta 1859 ga je predlagal škotski inženir William John MacQuorn Rankine (spodnja slika), enajst let po tem, ko je William Thomson (Lord Kelvin, 1848) objavil svojo lestvico absolutne temperature na podlagi stopinj Celzija, ° C.

Absolutna ničla na Kelvinovi lestvici ima vrednost -273,15 ° C. Preostale temperature te skale dobimo tako, da dodamo 273,15 vrednosti temperature v stopinjah Celzija (ali bolje poznano kot celzija)..

Rankinova lestvica je povezana s stopnjami Fahrenheita. Zato je absolutna ničelna vrednost za to lestvico izražena v stopinjah Fahrenheita; To je -459,67 ° F. Za pridobitev drugih temperatur je torej dovolj, da na temperaturo dodamo 459,67 ° C (° R = ° F + 459,67)..

Rankinove ocene so se uporabljale v inženirskih dejavnostih v ZDA in Angliji. Vendar je danes njegova uporaba praktično izginila.

Indeks

  • 1 Rankin in druge temperaturne lestvice
    • 1,1 Celzija
    • 1.2 Fahrenheit
    • 1.3 Rankin
    • 1.4 Absolutna ničla
  • 2 William John Macquorn Rankine
  • 3 Pretvorba temperatur Rankine lestvice
    • 3.1 Od Rankina do Celzija, Fahrenheita in Kelvina
    • 3.2 Celzija, Fahrenheita in Kelvina do Rankina.  
  • 4 Primeri primerjave več temperatur z različnimi merili
    • 4.1 Absolutna ničla
    • 4.2 Točka zmrzovanja slanice
    • 4.3 Točka zmrzovanja vode
    • 4.4 Trojna točka vode
    • 4.5 Vrelišče vode
    • 4.6 Temperatura človeškega telesa
  • 5 Reference

Rankine in druge temperaturne lestvice

Celzija

Andrés Celsius je lestvico objavil leta 1742, pri čemer je zabeležil temperaturo vrelišča 0 ° C in temperaturo zmrzovanja 100 ° C. Toda Jean-Pierre Christin (1743) in Carlos Linnaeus (1745) sta postavila temperaturno lestvico v obratno obliko, kot je trenutno znano..

Fahrenheit

Fahrenheitovo lestvico je predlagal Daniel Gabriel Fahrenheit leta 1724. Lestvica določa temperaturo 32 ° F kot zmrzišče vode in temperaturo vrelišča vode 212 ° F..

Fahrenheit je ugotovil, da ima mešanica vode, ledu in amonijeve soli temperaturo 0 ° F; medtem ko je mešanica vode in ledu imela temperaturo 32 ° F.

Rankine

Rankinove stopnje se običajno izražajo tudi kot R ali preprosto kot enote R. Vendar pa se za Kelvinove stopnje običajno imenujejo samo Kelvin in so napisane K in ne ° K..

Poleg tega Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo priporoča, da ne uporabljate simbola stopinj pri uporabi Rankinove temperaturne lestvice v publikacijah NIST..

Prenos toplote s sevanjem, sprememba entropije, toplotna učinkovitost termičnega motorja Carnot in koeficient učinkovitosti toplotne črpalke zahtevajo uporabo absolutne temperature v Rankinovih stopnjah pri delu v ameriškem inženirskem sistemu..

V nekaterih ameriških inženirskih poljih merijo termodinamično temperaturo z uporabo Rankinove temperature; vendar pa se v celotnem znanstvenem svetu termodinamična temperatura meri z uporabo Kelvinove lestvice.

Vključno je bilo navedeno, da se Rankinova temperaturna lestvica v osnovi uporablja zaradi njene povezave s temperaturo Fahrenheita..

Absolutna nič

Temperaturne lestvice Kelvina in Rankina imajo svojo izhodiščno točko absolutno ničlo. Toda tisto, kar je ničelno?

Absolutna ničla je najnižja temperatura, ki jo je mogoče doseči. Rečeno je, da notranja energija sistema doseže najnižjo raven, brez delcev gibanja; vse njene vibracije in premiki bi bili zamrznjeni.

Po tretjem zakonu termodinamike je absolutna ničelna meja nedosegljiva.

Temperatura, ki je najbližja absolutni ničli, je 5. 10-10 K nad absolutno ničlo, pridobljeno v laboratoriju MIT leta 2003, s hlajenjem plina v magnetnem polju.

William John Macquorn Rankine

Kdo je bil William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Bil je eden od pionirjev pri proučevanju termodinamike. Razvil je popolno teorijo o parnem stroju in toplotnih motorjih ter o toplotni energiji.

Rankine je bil rojen v Edinburgu in se je izobraževal na Univerzi tega mesta. Delal je kot inženir gradbeništva in objavljal članke s področja praktičnega inženirstva, nato pa o molekularni fiziki in termodinamiki..

Leta 1855 je bil imenovan za predsednika Katedre za gradbeništvo in strojništvo na Univerzi v Glasgowu.

Napisal je več kot 150 znanstvenih člankov in priročnikov ter knjige za uporabo svojih učencev. Leta 1853 je bil izvoljen v Royal Society in bil prvi predsednik Institucije inženirjev Škotske.

Poleg svoje izjemne znanstvene in akademske dejavnosti je Rankine zelo rad poslušal glasbo, tako kot performer in kot skladatelj. Tako je napisal pesem, imenovano "The Three Foot Rule", kjer brani britansko tradicijo svojih ukrepov, ki jim grozi invazija na centesimalni sistem..

Pretvorba Rankineove temperature

Od Rankina do Celzija, Fahrenheita in Kelvina

Celzija

[° C] = ([ºR] - 491,67) / 5/9

Vrednost 491,67 je enaka 459,67 (absolutna ničla Rankina) plus 32 ° F (temperatura zamrzovanja vode). In 5/9 je pretvorbeni faktor od stopinj Celzija do Rankina ali Fahrenheitove stopnje; ker je pri teh temperaturnih lestvicah 100 ° C enako 180 ° R ali ° F.

Fahrenheit

[ºF] = [° R] - 459,67

Za Kelvina

[K] = [ºR] / 5/9

Od Celzija, Fahrenheita in Kelvina do Rankina.  

-[ºR] = ([ºC] + 273,15) /5 9/5

Vrednost 273,15 je absolutna ničla na Kelvinovi temperaturni lestvici. 9/5 je pretvorbeni faktor, saj je 180 ° F ali ºR enak 100 ° C.

-[ºR] = [ºF] + 459,67

-[ºR] = [K] ∙ 9/5

Primeri primerjave več temperatur z različnimi merili

Absolutna nič

-Kelvin 0 (po definiciji).

-Celzija -273,15 ° C.

-Fahrenheit -459,67 ºF.

-Rankine 0 ° R (po definiciji).

Točka zmrzovanja slanice

(Ničelna točka Fahrenheitove lestvice)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celzija: -17.78 ° C.

-Fahrenheit: 0º F.

-Rankin: 459,67 ºR.

Točka zmrzovanja vode

-Kelvin: 273,15 K.

-Celzija: 0 ° C.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankin: 459,67 ºR.

Trojna točka vode

-Kelvin: 273,16 K.

-Celzija: 0,01 ° C.

-Fahrenheit: 32,018 ºF.

-Rankin: 491,688 ºR.

Vrelišče vode

-Kelvin: 373,1339 K.

-Celzija: 99,9839 ° C.

-Fahrenheit: 211,97102 ºF.

-Rankin: 671,64102 ºR.

Temperatura človeškega telesa

-Kelvin: 310 K.

-Celzija: 37 ° C.

-Fahrenheit: 98 ° F.

-Rankin: 558 ºR.

Reference

  1. Wikipedija. (2019). Rankinov vzpon. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  2. María del Rosario (13. oktober 2010). Rankine. Pridobljeno od: quimistorias.blogspot.com
  3. Univerza v Glasgowu. (s.f.). Macquorn Rankine. Vzpostavljeno iz: universitystory.gla.ac.uk
  4. Zamboni, Jon. (26. april 2018). Štiri vrste temperaturnih lestvic. Sciencing. Vzpostavljeno iz: sciencing.com
  5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit za Rankine. Metrične konverzije. Vzpostavljeno iz: metric-conversions.org
  6. Hillger D., Toth G. (2016). Temperaturne lestvice in njihovi izumitelji. Philatelia Chimica et physica, letnik 37, št. 2. Pomlad.