Ποια είναι η Κλίμακα Rankine; (Με παραδείγματα μετατροπής)

Το Κλίμακα Rankine είναι μια απόλυτη κλίμακα θερμοδυναμικής θερμοκρασίας στην οποία όλες οι τιμές της είναι θετικές, δεδομένου ότι αναφέρονται σε απόλυτο μηδέν. η χαμηλότερη θεωρητική θερμοκρασία που μπορεί να φτάσει ένα σώμα, αλλά είναι αδύνατον να επιτευχθεί πειραματικά και θερμοδυναμικά.

Προτάθηκε το 1859 από την Scottish μηχανικό Ουίλιαμ Ράνκιν (κάτω), έντεκα χρόνια μετά τον William Thomson (Λόρδος Κέλβιν, 1848) που δημοσιεύθηκε την απόλυτη κλίμακα θερμοκρασίας του με βάση το βαθμό Κελσίου, ° C.

Το απόλυτο μηδέν στην κλίμακα Kelvin έχει τιμή -273,15 ° C. Οι υπόλοιπες θερμοκρασίες αυτής της κλίμακας λαμβάνονται με την προσθήκη 273,15 στην τιμή των θερμοκρασιών σε βαθμούς Κελσίου (ή καλύτερα γνωστού ως Κελσίου).

Η κλίμακα Rankine σχετίζεται με τους βαθμούς Fahrenheit. Επομένως, η απόλυτη μηδενική τιμή για αυτήν την κλίμακα εκφράζεται σε βαθμούς Φαρενάιτ. Αυτό είναι -459.67 ºF. Έτσι, για να ληφθούν οι άλλες θερμοκρασίες αρκεί η προσθήκη 459,67 στην τιμή των θερμοκρασιών (° R = ° F + 459,67).

Οι βαθμοί Rankine χρησιμοποιήθηκαν στις μηχανολογικές δραστηριότητες στις Ηνωμένες Πολιτείες και στην Αγγλία. Ωστόσο, σήμερα η χρήση της έχει σχεδόν εξαφανιστεί.

Ευρετήριο

• 1 Rankine και άλλες κλίμακες θερμοκρασίας
  • 1,1 Celsius
  • 1.2 Φαρενάιτ
  • 1.3 Rankine
  • 1.4 Απόλυτο μηδέν
• 2 William John Macquorn Rankine
• 3 Μετατροπή θερμοκρασιών κλίμακας Rankine
  • 3.1 Από Rankine σε Κελσίου, Φαρενάιτ και Κελβίν
  • 3.2 βαθμούς Κελσίου, Φαρενάιτ και Κέλβιν στον Rankine.  
• 4 Παραδείγματα σύγκρισης διαφόρων θερμοκρασιών με διαφορετικές κλίμακες
  • 4.1 Απόλυτο μηδέν
  • 4.2 Σημείο πήξης του αλατιού
  • 4.3 Σημείο πήξης του νερού
  • 4.4 Τριπλό σημείο νερού
  • 4.5 Σημείο ζέσεως του νερού
  • 4.6 Θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος
• 5 Αναφορές

Rankine και άλλες κλίμακες θερμοκρασίας

Κελσίου

κλίμακα Andres Κελσίου δημοσιεύθηκε το 1742, υποδεικνύοντας το σημείο βρασμού του νερού ως 0 ° C και η θερμοκρασία πήξεως του ως 100 ° C. Αλλά Jean-Pierre Christin (1743) και Linnaeus (1745) τοποθετείται την κλίμακα θερμοκρασίας αντιστρόφως ως προς το παρόν γνωστών.

Φαρενάιτ

κλίμακας Φαρενάιτ προτάθηκε από τον Daniel Gabriel Fahrenheit το 1724. Η κλίμακα ορίζεται ως σημείο πήξης του νερού στους 32 ° F, και το σημείο βρασμού του νερού 212 ° F.

Ο Fahrenheit σημείωσε ότι ένα μίγμα νερού, πάγου και ενός άλατος αμμωνίου είχε θερμοκρασία 0 ° F. ενώ ένα μείγμα νερού και πάγου είχε θερμοκρασία 32 ° F.

Rankine

Rankine τάξεων επίσης συνήθως εκφράζεται ως ° R ή απλώς ως μονάδες R. Ωστόσο, για Kelvin, στην πραγματικότητα συχνά αναφέρονται σε αυτά μόνο ως Kelvin, και Κ είναι γραμμένα και όχι K.

Επιπλέον, το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας συνιστά να μην χρησιμοποιείται το σύμβολο βαθμού όταν χρησιμοποιείται η κλίμακα θερμοκρασίας Rankine στις δημοσιεύσεις NIST..

Μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία, η μεταβολή εντροπίας, η θερμική απόδοση της θερμικής μηχανής Carnot, και ο συντελεστής απόδοσης της αντλίας θερμότητας, απαιτούν τη χρήση της απόλυτης θερμοκρασίας σε βαθμούς Rankine όταν εργάζονται στην αμερικανική Μηχανικών Σύστημα.

Σε μερικά αμερικανικά πεδία τεχνικής, μετρούν τη θερμοδυναμική θερμοκρασία χρησιμοποιώντας την κλίμακα θερμοκρασίας Rankine. Ωστόσο, σε όλο τον επιστημονικό κόσμο η θερμοδυναμική θερμοκρασία μετριέται χρησιμοποιώντας την κλίμακα Kelvin.

Συμπεριλαμβανομένης, έχει αναφερθεί ότι η κλίμακα θερμοκρασίας Rankine χρησιμοποιείται βασικά λόγω της σχέσης της με την κλίμακα θερμοκρασίας Fahrenheit.

Απόλυτο μηδέν

Οι κλίμακες θερμοκρασίας του Kelvin και Rankine έχουν απόλυτο μηδέν ως σημείο εκκίνησής τους. Αλλά τι είναι το μηδέν ασήμαντο?

Το απόλυτο μηδέν είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία που μπορεί να επιτευχθεί. Λέγεται ότι η εσωτερική ενέργεια του συστήματος φθάνει στο χαμηλότερο επίπεδο, χωρίς τα σωματίδια κίνησης. όλες οι δονήσεις και οι μετατοπίσεις του θα παγώνονταν.

Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής, το απόλυτο μηδέν είναι ένα ανέφικτο όριο.

Η θερμοκρασία που βρίσκεται πλησιέστερα στο απόλυτο μηδέν είναι 5,10^-10 K πάνω από το απόλυτο μηδέν, που ελήφθη σε εργαστήριο MIT το 2003, με ψύξη ενός αερίου σε ένα μαγνητικό πεδίο.

William John Macquorn Rankine

Ποιος ήταν ο William John Macquorn Rankine (1820-1872); Ήταν ένας από τους πρωτοπόρους στη μελέτη της θερμοδυναμικής. Ανέπτυξε μια ολοκληρωμένη θεωρία για τον ατμομηχανή και τους θερμικούς κινητήρες, καθώς και για τη θερμική ενέργεια.

Γεννημένος στο Εδιμβούργο, ο Rankine εκπαιδεύτηκε στο Πανεπιστήμιο της πόλης. Εργάστηκε ως πολιτικός μηχανικός και δημοσίευσε άρθρα σχετικά με τα θέματα της πρακτικής μηχανικής και στη συνέχεια με τη μοριακή φυσική, καθώς και με τη θερμοδυναμική.

Το 1855 διορίστηκε πρόεδρος της έδρας της Πολιτικής και Μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης.

Έγραψε περισσότερα από 150 επιστημονικά άρθρα και εγχειρίδια, καθώς και βιβλία για τη χρήση των μαθητών του. Εκλέχτηκε στην Βασιλική Εταιρεία το 1853 και ήταν ο πρώτος πρόεδρος του Ινστιτούτου Μηχανικών της Σκωτίας.

Εκτός από την τεράστια επιστημονική και ακαδημαϊκή του δραστηριότητα, ο Rankine αγαπούσε πολύ τη μουσική, τόσο ως ερμηνευτής όσο και ως συνθέτης. Έτσι, συνέθεσε ένα τραγούδι που ονομάζεται «The Three Foot Rule», όπου υπερασπίζεται τη βρετανική παράδοση των μέτρων του που απειλούνται από την εισβολή του κέντρου.

Μετατροπή θερμοκρασιών κλίμακας Rankine

Από Rankine σε Κελσίου, Φαρενάιτ και Κελβίν

Ένα Κελσίου

[ºC] = ([ºR] - 491,67) · 5/9

Η τιμή 491,67 ισούται με 459,67 (απόλυτο μηδέν Rankine) συν 32 ° F (θερμοκρασία κατάψυξης νερού). Και το 5/9 είναι ένας συντελεστής μετατροπής των βαθμών Κελσίου στους βαθμούς Rankine ή Fahrenheit. καθώς σε αυτές τις κλίμακες θερμοκρασίας οι 100 ° C ισούνται με 180 ° R ή ° F.

Ένα Φαρενάιτ

[° F] = [° R] - 459,67

Στον Κέλβιν

[K] = [5R] 5/9

Από το Κελσίου, το Φαρενάιτ και τον Κέλβιν μέχρι τον Rankine.  

-[ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9/5

Η τιμή 273.15 είναι το απόλυτο μηδέν στην κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin. Και το 9/5 είναι συντελεστής μετατροπής, δεδομένου ότι το 180ºF ή το ºR ισούται με 100ºC.

-[° R] = [° F] + 459,67

-[ºR] = [K] ∙ 9/5

Παραδείγματα σύγκρισης διαφόρων θερμοκρασιών με διαφορετικές κλίμακες

Απόλυτο μηδέν

-Kelvin 0 (εξ ορισμού).

-Κελσίου -273,15 ºC.

-Φαρενάιτ -459,67 ° F.

-Rankine 0 ºR (εξ ορισμού).

Σημείο πήξης άλμης

(Σημείο μηδέν της κλίμακας Φαρενάιτ)

-Kelvin: 255,37 Κ.

-Κελσίου: -17,78 ºC.

-Φαρενάιτ: 0 ° F.

-Rankine: 459,67 ° R.

Σημείο ψύξης του νερού

-Kelvin: 273,15 K.

-Κελσίου: 0 ºC.

-Φαρενάιτ: 32ºF.

-Rankine: 459,67 ° R.

Τριπλό σημείο νερού

-Kelvin: 273,16 K.

-Κελσίου: 0,01 ºC.

-Φαρενάιτ: 32,018 ºF.

-Rankine: 491,688 ºR.

Σημείο ζέσεως του νερού

-Kelvin: 373,1339 Κ.

-Κελσίου: 99,9839 ºC.

-Φαρενάιτ: 211,97102 ºF.

-Rankine: 671,64102 ° R.

Θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος

-Kelvin: 310 Κ.

-Κελσίου: 37ºC.

-Φαρενάιτ: 98 º F.

-Rankine: 558 ° R.

Αναφορές

1. Wikipedia. (2019). Rankin αναρρίχηση. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
2. María del Rosario (13 Οκτωβρίου 2010). Rankine. Ανάκτηση από: quimistorias.blogspot.com
3. Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης. (s.f.). Macquorn Rankine. Ανακτήθηκε από: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26 Απριλίου 2018). Οι τέσσερις τύποι ζυγών θερμοκρασίας. Sciencing. Ανακτήθηκε από: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Φαρενάιτ στην Rankine. Μετρικές μετατροπές. Ανακτήθηκε από: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Ζυγοί θερμοκρασίας και οι εφευρέτες τους. Philatelia Chimica et physica, τόμος 37, αρ. 2. Άνοιξη.