КАКВА Е РАНИНОВАТА СКАЛА? (С ПРИМЕРИ ЗА РЕАЛИЗАЦИИ) - ХИМИЯ - 2024

На скалата на Ранкин е абсолютна скала за измерване на температура, в които всички стойности са положителни, тъй като те са по абсолютна нула; най-ниската теоретична температура, която може да достигне едно тяло, но която експериментално и термодинамично е невъзможно да се постигне.

Той е предложен през 1859 г. от шотландския инженер Уилям Джон Маккуорн Ранкин (долно изображение), единадесет години след като Уилям Томсън (лорд Келвин, 1848 г.) публикува абсолютната си температурна скала като функция от градуси по Целзий, ° C.

Уилям Джон Маккуор Ранкин. Източник: Уилям Ранкин

Абсолютната нула по скалата на келвин има стойност -273.15 ° C. Останалите температури в тази скала се получават чрез добавяне на 273,15 към стойността на температурите в градуси по Целзий (или по-добре известна като градус по Целзий).

Скалата на Ранкин е свързана с градуси по Фаренхайт. Следователно абсолютната нулева стойност за тази скала се изразява в градуси по Фаренхайт; това е -459.67ºF. По този начин, за да се получат другите температури, е достатъчно да се добави 459.67 към стойността на температурите (° R = ° F + 459.67).

Ранкиновите степени се използват за инженерни дейности в САЩ и Англия. Въпреки това, днес употребата му на практика изчезва.

Ранкин и други температурни скали

Целзий

Андрес Целзий публикува скалата си през 1742 г., като посочва температурата на кипене на водата като 0 ºC, а температурата на замръзване - 100 ºC. Но Жан-Пиер Кристин (1743 г.) и Карлос Линео (1745 г.) поставиха температурната скала обратно, както е известно днес.

Фаренхайт

Скалата на Фаренхайт е предложена от Даниел Габриел Фаренхайт през 1724 г. Скалата установява температура 32 ° F като точка на замръзване на водата, а точката на кипене на водата 212 ° F.

Фаренхайт отбелязва, че смес от вода, лед и амониева сол има температура 0 ° F; като има предвид, че смес от вода и лед е имала температура 32 ° F.

Ранкин

Ранкиновите градуси също често се изразяват като ° R или просто R единици. Въпреки това, за градусите на Келвин, те в действителност често се наричат ​​единствено като Келвин и се пишат K, а не ° K.

Дори Националният институт за стандарти и технологии препоръчва да не използвате символа на градуса, когато използвате скалата на ранкинната температура в публикации на NIST.

Радиационният топлопренос, смяната на ентропията, топлинната ефективност на топлинния двигател на Carnot и коефициентът на работа на термопомпата изискват използването на абсолютна температура в градуси Ранкин при работа върху Американската инженерна система., В някои инженерни области в Съединените щати те измерват термодинамичната температура, като използват скалата на ранкинската температура; въпреки това в целия научен свят термодинамичната температура се измерва с помощта на скалата на Келвин.

Дори беше изтъкнато, че температурната скала на Ранкин се използва главно поради връзката й с температурната скала по Фаренхайт.

Абсолютна нула

Температурните скали на Келвин и Ранкин започват от абсолютна нула. Но какво е подъл нула?

Абсолютна нула е най-ниската температура, която евентуално може да бъде достигната. Казва се, че вътрешната енергия на системата достига най-ниското си ниво, липсват частиците на движение; всичките му вибрации и движения щяха да бъдат замразени.

Според третия закон на термодинамиката абсолютната нула е недостижима граница.

Температурата, най-близка до абсолютната нула, е 5 ∙ 10 ^-10 K над абсолютната нула, получена в лаборатория на MIT през 2003 г., чрез охлаждане на газ в магнитно поле.

Уилям Джон Маккорн Ранкин

Кой беше Уилям Джон Маккорн Ранкин (1820-1872)? Той беше един от пионерите в изучаването на термодинамиката. Той разработи пълна теория за парните двигатели и топлинните двигатели, както и за топлинната енергия.

Роден в Единбург, Ранкин получава образование в университета в този град. Работил е като строителен инженер и публикува статии по практически инженерни теми, а по-късно и по молекулярна физика, както и по термодинамика.

През 1855 г. е назначен за президент на катедрата по гражданско и машинно инженерство в университета в Глазгоу.

Той е написал повече от 150 научни статии и наръчници, както и книги за употреба на своите студенти. Той е избран в Кралското дружество през 1853 г. и е първият президент на Шотландската институция на инженерите.

Освен огромната си научна и академична дейност, Ранкин много обичаше музиката, както като изпълнител, така и като композитор. Така той композира песен, наречена „Правилото на три крака“, където защитава британската традиция на неговите мерки, застрашени от нахлуването в столетната система.

Преобразуване на температурите в скалата на Ранкин

От Ранкин до Целзий, Фаренхайт и Келвин

На Целзий

= (- 491,67) ∙ 5/9

Стойността 491,67 е равна на 459,67 (абсолютна нула на ранкина) плюс 32 ° F (температура на замръзване на водата). И 5/9 е коефициент на преобразуване от градуси по Целзий в градуси Ранкин или по Фаренхайт; тъй като в тези температурни скали 100 ºC е еквивалентно на 180 ° R или ºF.

На Фаренхайт

= - 459,67

Келвин

= ∙ 5/9

От Целзий, Фаренхайт и Келвин до Ранкин.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Стойността 273,15 е абсолютна нула в температурната скала на Келвин. А 9/5 е коефициент на преобразуване, тъй като 180ºF или ºR е равно на 100 ° C.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Примери за сравнение на различни температури с различни мащаби

Абсолютна нула

-Келвин 0 (по дефиниция).

-Целзий -273,15 ° С.

-Fahrenheit -459.67ºF.

-Ранкин 0 ºR (по дефиниция).

Точка на замръзване на саламура

(Нулева точка на скалата на Фаренхайт)

-Келвин: 255,37 К.

-Celsius: -17.78 ° C.

-Fahrenheit: 0º F.

-Ранкин: 459.67 ºR.

Точка на замръзване на водата

-Келвин: 273,15 К.

-Celsius: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Ранкин: 459.67 ºR.

Тройна точка на водата

-Келвин: 273,16 К.

-Целзий: 0,01 ° С.

-Fahrenheit: 32.018ºF.

-Ранкин: 491.688 ºR.

Точка на кипене на водата

-Келвин: 373.1339 К.

-Celsius: 99.9839 ° C.

-Fahrenheit: 211.97102 ° F.

-Ранкин: 671.64102 ° R.

Човешката телесна температура

-Келвин: 310 К.

-Celsius: 37 ° C.

-Fahrenheit: 98º F.

-Ранкин: 558 ºR.

Препратки

1. Wikipedia. (2019). Ранкин се изкачи. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Мария дел Росарио. (13 октомври 2010 г.). Ранкин. Възстановени от: quimistorias.blogspot.com
3. Университета в Глазгоу. (SF). Маккурн Ранкин. Възстановено от: universitystory.gla.ac.uk
4. Замбони, Джон. (26 април 2018 г.). Четирите типа температурни скали. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Фаренхайт до Ранкин. Преобразувания на показатели. Възстановено от: metric-conversions.org
6. Хилгер Д., Тот Г. (2016). Температурни везни и техните изобретатели. Philatelia Chimica et physica, том 37, № 2. Пролет.