ЧТО ТАКОЕ ШКАЛА РАНКИНА? (С ПРИМЕРАМИ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ) - ХИМИЯ - 2024

Шкала Рэнкина - это абсолютная шкала термодинамической температуры, в которой все ее значения положительны, так как они относятся к абсолютному нулю; самая низкая теоретическая температура, которую может достичь тело, но которую невозможно достичь экспериментально и термодинамически.

Она была предложена в 1859 году шотландским инженером Уильямом Джоном МакКуорном Рэнкином (нижнее изображение), через одиннадцать лет после того, как Уильям Томсон (лорд Кельвин, 1848) опубликовал свою абсолютную температурную шкалу как функцию градусов Цельсия, ° C.

Уильям Джон МакКуорн Рэнкин. Источник: Уильям Рэнкин

Абсолютный ноль по шкале Кельвина имеет значение -273,15 ° C. Остальные температуры на этой шкале получаются добавлением 273,15 к значению температуры в градусах Цельсия (или более известном как градус Цельсия).

Шкала Ренкина связана с градусами Фаренгейта. Следовательно, значение абсолютного нуля для этой шкалы выражается в градусах Фаренгейта; это -459,67ºF. Таким образом, для получения других температур достаточно добавить к значению температур 459,67 (° R = ° F + 459,67).

Степени Ренкина стали использовать в инженерной деятельности в Соединенных Штатах и ​​Англии. Однако сегодня его употребление практически прекратилось.

Шкала Ренкина и другие температурные шкалы

Celsius

Андрес Цельсий опубликовал свою шкалу в 1742 году, указав температуру кипения воды как 0 ºC и температуру замерзания как 100 ºC. Но Жан-Пьер Кристен (1743 г.) и Карлос Линнео (1745 г.) перевернули шкалу температур, как она известна сегодня.

Фаренгейт

Шкала Фаренгейта была предложена Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в 1724 году. Шкала устанавливает температуру 32ºF как точку замерзания воды и точку кипения воды 212ºF.

Фаренгейт отметил, что смесь воды, льда и соли аммония имела температуру 0ºF; тогда как смесь воды и льда имела температуру 32ºF.

температура по ранкиной

Степени Ренкина также часто выражаются как ° R или просто единицы R. Однако для градусов Кельвина они на самом деле часто обозначаются исключительно как Кельвин и обозначаются как K, а не ° K.

Даже Национальный институт стандартов и технологий рекомендует не использовать символ градуса при использовании температурной шкалы Ренкина в публикациях NIST.

Радиационная теплопередача, изменение энтропии, тепловой КПД теплового двигателя Карно и КПД теплового насоса требуют использования абсолютной температуры в градусах Ренкина при работе с Американской инженерной системой. ,

В некоторых областях инженерии в Соединенных Штатах они измеряют термодинамическую температуру, используя температурную шкалу Ренкина; однако во всем научном мире термодинамическая температура измеряется по шкале Кельвина.

Было даже указано, что температурная шкала Ренкина используется главным образом из-за ее взаимосвязи с температурной шкалой Фаренгейта.

Полный ноль

Температурные шкалы Кельвина и Ренкина начинаются с абсолютного нуля. Но что такое подлый ноль?

Абсолютный ноль - это самая низкая температура, которая может быть достигнута. Говорят, что внутренняя энергия системы достигает самого низкого уровня, в котором отсутствуют частицы движения; все его колебания и движения были бы заморожены.

Согласно третьему закону термодинамики абсолютный ноль - недостижимый предел.

Ближайшая температура к абсолютному нулю составляет 5 ∙ 10 ^-10 К выше абсолютного нуля, полученная в лаборатории Массачусетского технологического института в 2003 году при охлаждении газа в магнитном поле.

Уильям Джон Маккорн Рэнкин

Кем был Уильям Джон Маккорн Рэнкин (1820-1872)? Он был одним из пионеров в изучении термодинамики. Он разработал полную теорию парового двигателя и тепловых двигателей, а также тепловой энергии.

Рэнкин родился в Эдинбурге и получил образование в университете этого города. Он работал инженером-строителем и публиковал статьи по практическим инженерным темам, а затем по молекулярной физике, а также по термодинамике.

В 1855 году он был назначен президентом кафедры гражданского строительства и машиностроения в Университете Глазго.

Он написал более 150 научных статей и руководств, а также книг для своих учеников. Он был избран в Королевское общество в 1853 году и был первым президентом Шотландского института инженеров.

Помимо своей огромной научной и академической деятельности, Рэнкин очень любил музыку, как исполнитель и как композитор. Таким образом, он написал песню под названием «Правило трех футов», в которой он защищает британские традиции своих мер, которым угрожает вторжение сотенной системы.

Преобразование температур по шкале Ренкина

От Ренкина до Цельсия, Фаренгейта и Кельвина

По Цельсию

= (- 491,67) ∙ 5/9

Значение 491,67 равно 459,67 (абсолютный ноль Ренкина) плюс 32ºF (температура замерзания воды). А 5/9 - это коэффициент пересчета градусов Цельсия в градусы Ренкина или Фаренгейта; поскольку в этих температурных шкалах 100 ºC эквивалентно 180 ° R или ºF.

По Фаренгейту

= - 459,67

Кельвину

= ∙ 5/9

От Цельсия, Фаренгейта и Кельвина до Ренкина.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Значение 273,15 является абсолютным нулем по шкале температур Кельвина. А 9/5 - коэффициент преобразования, поскольку 180ºF или ºR равняются 100ºC.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Примеры сравнения разных температур с разными шкалами

Полный ноль

-Кельвин 0 (по определению).

-Цельсий -273,15 ° С.

-459,67ºF по Фаренгейту.

-Ранкин 0 ºR (по определению).

Точка замерзания рассола

(Нулевая точка шкалы Фаренгейта)

-Кельвин: 255,37 К.

-Цельсий: -17,78 ° C.

-Фаренгейт: 0º F.

-Ранкин: 459,67 ºR.

Температура замерзания воды

-Кельвин: 273,15 К.

-Цельсий: 0 ºC.

-Фаренгейт: 32ºF.

-Ранкин: 459,67 ºR.

Тройная точка воды

-Кельвин: 273,16 К.

-Цельсий: 0,01 ° C.

-Фаренгейт: 32,018ºF.

-Ранкин: 491.688 ºR.

Температура кипения воды

-Кельвин: 373,1339 К.

-Цельсий: 99,9839 ° C.

-Фаренгейт: 211,97 · 102 ° F.

-Ранкин: 671,64 · 102 ° Р.

Температура тела человека

-Кельвин: 310 К.

-Цельсий: 37 ° C.

- Фаренгейт: 98º F.

-Ранкин: 558 ºR.

Ссылки

1. Wikipedia. (2019). Ранкин поднялся. Получено с: en.wikipedia.org
2. Мария дель Росарио. (13 октября 2010 г.). Ренкина. Получено с: quimistorias.blogspot.com
3. Университет Глазго. (SF). Маккорн Ренкин. Получено с: universitystory.gla.ac.uk
4. Замбони, Джон. (26 апреля 2018 г.). Четыре типа температурных шкал. Sciencing. Получено с: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). По Фаренгейту Рэнкину. Метрические преобразования. Получено с: metric-conversions.org
6. Хиллгер Д., Тот Г. (2016). Температурные весы и их изобретатели. Philatelia Chimica et Physica, том 37, № 2. Весна.