HVAD ER DEN RANGALE SKALA? (MED EKSEMPLER PÅ KONVERTERINGER) - KEMI - 2025

Den Rankine er en absolut skala for termodynamisk temperatur, ved hvilken alle dens værdier er positive, da de er henvist til absolut nul; den laveste teoretiske temperatur, som et legeme kan nå, men som eksperimentelt og termodynamisk er umuligt at opnå.

Det blev foreslået i 1859 af den skotske ingeniør William John MacQuorn Rankine (nedre billede), elleve år efter at William Thomson (Lord Kelvin, 1848) offentliggjorde sin absolutte temperaturskala som en funktion af grader Celsius, ° C.

William John MacQuorn Rankine. Kilde: William Rankine

Absolut nul på kelvin-skalaen har en værdi på -273,15 ° C. Resten af ​​temperaturerne på denne skala opnås ved at tilføje 273,15 til værdien af ​​temperaturerne i grader Celsius (eller bedre kendt som celsius).

Rankine-skalaen er relateret til grader Fahrenheit. Derfor udtrykkes den absolutte nulværdi for denne skala i grader Fahrenheit; dette er -459,67ºF. For at opnå de andre temperaturer er det således tilstrækkeligt at tilføje 459,67 til værdien af ​​temperaturerne (° R = ° F + 459,67).

Rankine grader blev brugt i ingeniøraktiviteter i USA og England. Imidlertid er brugen i dag praktisk taget udryddet.

Rankine og andre temperaturskalaer

Celsius

Andrés Celsius offentliggjorde sin skala i 1742 og angav vandets kogetemperatur som 0 ºC og dens frysetemperatur som 100 ºC. Men Jean-Pierre Christin (1743) og Carlos Linneo (1745) placerede temperaturskalaen i omvendt retning, som den er kendt i dag.

Fahrenheit

Fahrenheit-skalaen blev foreslået af Daniel Gabriel Fahrenheit i 1724. Skalaen opretter en temperatur på 32 ºF som frysepunktet for vand og kogepunktet for vand 212 ºF.

Fahrenheit bemærkede, at en blanding af vand, is og et ammoniumsalt havde en temperatur på 0 ° F; mens en blanding af vand og is havde den en temperatur på 32 ° F.

Rankine

Rankine grader udtrykkes også ofte som ° R eller simpelthen R enheder. For Kelvin-grader kaldes de faktisk kun udelukkende som Kelvin og er skrevet K og ikke ° K.

Selv National Institute of Standards and Technology anbefaler ikke at bruge gradsymbolet, når man bruger Rankine-temperaturskalaen i NIST-publikationer.

Strålingsvarmeoverførsel, entropiændring, Carnot-varmemotorens termiske effektivitet og varmepumpens ydelseskoefficient kræver anvendelse af absolut temperatur i grader Rankine, når man arbejder på det amerikanske ingeniørsystem..

I nogle tekniske felter i USA måler de termodynamisk temperatur ved hjælp af Rankine-temperaturskalaen; i hele den videnskabelige verden måles imidlertid termodynamisk temperatur ved hjælp af Kelvin-skalaen.

Det er endda blevet påpeget, at Rankine-temperaturskalaen hovedsageligt bruges på grund af dens forhold til Fahrenheit-temperaturskalaen.

Absolut nul

Kelvin- og Rankine-temperaturskalaen starter ved absolut nul. Men hvad er lumsk nul?

Absolut nul er den laveste temperatur, der muligvis kan nås. Det siges, at systemets indre energi når sit laveste niveau, mangler bevægelsespartikler; alle dens vibrationer og bevægelser ville blive frosset.

I henhold til den tredje lov om termodynamik er absolut nul en uopnåelig grænse.

Temperaturen tættest på absolut nul er 5 - 10 ^-10 K over absolut nul, opnået i et MIT-laboratorium i 2003, ved at afkøle en gas i et magnetfelt.

William John Macquorn Rankine

Hvem var William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Han var en af ​​pionererne i studiet af termodynamik. Han udviklede en komplet teori om dampmotoren og varmemotorer såvel som om termisk energi.

Født i Edinburgh, blev Rankine uddannet ved universitetet i denne by. Han arbejdede som civilingeniør og offentliggjorde artikler om praktiske ingeniøremner og senere om molekylær fysik såvel som termodynamik.

I 1855 blev han udnævnt til præsident for formanden for civil- og maskinteknik på University of Glasgow.

Han skrev mere end 150 videnskabelige artikler og manualer samt bøger til brug for sine studerende. Han blev valgt til Royal Society i 1853 og var den første præsident for den skotske institution for ingeniører.

Foruden sin enorme videnskabelige og akademiske aktivitet var Rankine meget glad for musik, både som udøver og som komponist. Således komponerede han en sang kaldet "The Three Foot Rule", hvor han forsvarer den britiske tradition for sine foranstaltninger truet af invasionen af ​​det centesimale system.

Konvertering af Rankine skala temperaturer

Fra Rankine til Celsius, Fahrenheit og Kelvin

Til Celsius

= (- 491,67) ∙ 5/9

Værdien 491,67 er lig med 459,67 (Rankine absolut nul) plus 32 ºF (frysetemperatur for vand). Og 5/9 er en konverteringsfaktor fra grader Celsius til grader Rankine eller Fahrenheit; da 100 ° C i disse temperaturskalaer svarer til 180 ° R eller ºF.

Til Fahrenheit

= - 459,67

Til Kelvin

= ∙ 5/9

Fra Celsius, Fahrenheit og Kelvin til Rankine.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Værdien 273,15 er absolut nul på Kelvin-temperaturskalaen. Og 9/5 er en konverteringsfaktor, da 180 ° F eller ºR er lig med 100 ° C.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Eksempler på sammenligning af forskellige temperaturer med forskellige skalaer

Absolut nul

-Kelvin 0 (pr. Definition).

-Celsius -273,15 ° C

-Fahrenheit -459,67ºF.

-Rankine 0 ºR (pr. Definition).

Saltvand frysepunkt

(Nulpunkt i Fahrenheit-skalaen)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celsius: -17,78 ° C

-Fahrenheit: 0º F.

-Rankine: 459,67 ºR.

Frysepunkt for vand

-Kelvin: 273,15 K.

-Celsius: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankine: 459,67 ºR.

Tredobbelt vand

-Kelvin: 273,16 K.

-Celsius: 0,01 ° C

-Fahrenheit: 32.018ºF.

-Rankine: 491.688 ºR.

Vandkogepunkt

-Kelvin: 373.1339 K.

-Celsius: 99,9839 ° C

-Fahrenheit: 211.97102 ° F.

-Rankine: 671.64102 ° R.

Menneskelig kropstemperatur

-Kelvin: 310 K.

-Celsius: 37 ° C

-Fahrenheit: 98º F.

-Rankine: 558 ºR.

Referencer

1. Wikipedia. (2019). Rankin klatrede op. Gendannet fra: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (13. oktober 2010). Rankine. Gendannes fra: quimistorias.blogspot.com
3. University of Glasgow. (Sf). Macquorn Rankine. Gendannes fra: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26. april 2018). De fire typer temperaturskalaer. Sciencing. Gendannes fra: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit til Rankine. Metriske konverteringer. Gendannes fra: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Temperaturskalaer og deres opfindere. Philatelia Chimica et physica, bind 37, nr. 2. Forår.