מהו סולם Rankin? (עם דוגמאות המרה)

ה סולם דרגות זהו קנה מידה מוחלט של טמפרטורה תרמודינמית שבה כל הערכים שלה חיוביים, שכן הם מופנים לאפס מוחלט; הטמפרטורה התיאורטית הנמוכה ביותר שהגוף יכול להגיע אליה, אך ניסויית ותרמודינמית אי אפשר להשיג.

הוצע בשנת 1859 על ידי המהנדס הסקוטי ויליאם ג'ון מקורן רנקין (התחתון), אחת עשרה שנים אחרי ויליאם תומסון (לורד קלווין, 1848) שפורסם סולם הטמפרטורה המוחלטת שלו מבוסס על מעלות צלזיוס, מעלות צלזיוס.

האפס המוחלט על סולם קלווין יש ערך של -273.15 ° C. שאר הטמפרטורות של סולם זה מתקבלים על ידי הוספת 273.15 לערך של טמפרטורות במעלות צלזיוס (או הידועה יותר בשם centigrade).

סולם Rankine קשורה ציונים פרנהייט. לכן, ערך האפס המוחלט עבור סולם זה מתבטא במעלות פרנהייט; זה -459.67 ºF. לכן, כדי לקבל את הטמפרטורות האחרות זה מספיק כדי להוסיף 459.67 לערך של הטמפרטורות (° R = F F 459.67).

ציוני Rankine הגיעו לשימוש בהנדסה פעילויות בארה"ב ובאנגליה. עם זאת, כיום השימוש שלה נעלם כמעט.

אינדקס

• 1 Rankine וקשקשים טמפרטורה אחרים
  • 1.1 צלזיוס
  • 1.2 פרנהייט
  • 1.3 רנקין
  • 1.4 אפס מוחלט
• ויליאם ג'ון מק'קורן רנקין
• 3 המרת טמפרטורות סולם דרגות
  • 3.1 מ Rankine ל Celsius, פרנהייט וקלווין
  • 3.2 צלזיוס, פרנהייט וקלווין אל רנקין.  
• 4 דוגמאות להשוואה בין מספר טמפרטורות עם קשקשים שונים
  • 4.1 אפס מוחלט
  • 4.2 נקודת הקפאת הנקודה
  • 4.3 נקודת הקפאה של מים
  • 4.4 נקודה משולשת של מים
  • 4.5 נקודה רותחת של מים
  • 4.6 טמפרטורת גוף האדם
• 5 הפניות

רנקין וסולמות טמפרטורה אחרים

צלזיוס

אנדרס צלזיוס מידה שפורסמה 1742, המציינת את נקודת הרתיחה של מים כמו 0 מעלות צלזיוס טמפרטורת הקיפאון שלו כמו 100 ° C. אבל ז'אן-פייר כריסטין (1743) ו לינאוס (1745) הניח את סולם הטמפרטורה ביחס הפוך כיום ידוע.

פרנהייט

פרנהייט מידה הוצעה על ידי דניאל פרנהייט ב 1724. היקף להגדיר בתור נקודת הקיפאון של המים ב 32 ° F, ואת נקודת רתיחה של מים 212 ° F.

פרנהייט ציין כי תערובת של מים, קרח ומלח אמוניום היה טמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס; בעוד תערובת של מים וקרח, זה היה טמפרטורה של 32 מעלות צלזיוס.

רנקין

רנקין ציונים בדרך כלל גם מבוטא ° R או פשוט כיחידות ר עם זאת, עבור קלווין, למעשה לעתים קרובות מתייחסים אליהם רק בתור קלווין, ו- K כתובים ולא K.

בנוסף, המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה ממליץ לא להשתמש בסמל תואר בעת שימוש בסולם טמפרטורת Rankine בפרסומים NIST..

העברת חום על ידי קרינה, ושינוי האנטרופיה, את יעילות התרמית של מנוע קרנו, ואת מקדם ביצועים של משאבת החום, דורשת שימוש הטמפרטורה המוחלטת במעלות רנקין כאשר עובד במערכת ההנדסה האמריקנית.

בכמה שדות הנדסה בארה"ב, הם מודדים את הטמפרטורה התרמודינמית באמצעות קנה המידה טמפרטורה Rankine; עם זאת, בכל העולם המדעי טמפרטורה תרמודינמית נמדדת באמצעות סולם קלווין.

כולל זה, צוין כי טמפרטורת Rankine טמפרטורה משמש ביסודו בשל היחס שלה עם טמפרטורת פרנהייט טמפרטורה.

אפס מוחלט

הטמפרטורה של קלווין ורנקין יש אפס מוחלט כנקודת ההתחלה שלהם. אבל מה אפס מוחלט?

אפס מוחלט הוא הטמפרטורה הנמוכה ביותר שניתן להגיע אליה. אומרים כי האנרגיה הפנימית של המערכת מגיעה לרמה הנמוכה ביותר, חסרה את חלקיקי התנועה; כל הוויברציות והמעגלים שלה יהיו קפואים.

על פי החוק השלישי של התרמודינמיקה, אפס מוחלט הוא גבול בלתי ניתן להשגה.

הטמפרטורה הקרובה ביותר לאפס המוחלט היא 5 ∙ 10^-10 K מעל האפס המוחלט, שהושג במעבדה MIT בשנת 2003, על ידי קירור גז בשדה מגנטי.

ויליאם ג'ון מק'קורן רנקין

מי היה ויליאם ג'ון מק'קורן רנקין (1820-1872)? הוא היה אחד החלוצים בחקר התרמודינמיקה. הוא פיתח תיאוריה שלמה על מנוע הקיטור והמנועים התרמיים, כמו גם על אנרגיה תרמית.

נולדה באדינבורו, רנקין התחנכה באוניברסיטה של ​​העיר. הוא עבד בתור מהנדס אזרחי ופרסם מאמרים על נושאים של הנדסה מעשית, ולאחר מכן על הפיזיקה המולקולרית, כמו גם על תרמודינמיקה.

בשנת 1855 הוא התמנה לנשיא יו"ר הנדסה אזרחית ומכניקה באוניברסיטת גלזגו.

הוא כתב יותר מ -150 מאמרים מדעיים ומדריכים, וכן ספרים לשימוש תלמידיו. הוא נבחר לחברה המלכותית בשנת 1853 והיה הנשיא הראשון של מכון המהנדסים של סקוטלנד.

בנוסף לפעילותו המדעית והאקדמית העצומה, רנקין אהב מאוד מוסיקה, הן כמבצע והן כמלחין. לפיכך, הוא חיבר שיר בשם "שלשת רגל שלוש", שבו הוא מגן על המסורת הבריטית של אמצעים שלו מאוימים על ידי הפלישה של מערכת centesimal.

המרה של טמפרטורות Rankine

מאת ראנקין לצלסיוס, פרנהייט וקלווין

צלזיוס

[º C] = ([ºR] - 491.67) ∙ 5/9

ערך 491.67 שווה ל 459.67 (אפס מוחלט של Rankine) בתוספת 32ºF (טמפרטורת הקפאה של מים). ו 5/9 הוא גורם ההמרה של מעלות צלזיוס כדי Rankine או מעלות פרנהייט; שכן, על קשקשים אלה טמפרטורה, 100 מעלות צלזיוס שווה 180 ° R או ºF.

פרנהייט

[ºF] = [R °] - 459.67

לקלווין

[K] = [ºR] ∙ 5/9

מ Celsius, פרנהייט וקלווין כדי Rankine.  

-[ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9.5

הערך 273.15 הוא האפס המוחלט בסולם טמפרטורת קלווין. ו 9/5 הוא גורם ההמרה, מאז 180ºF או ºR שווה 100 מעלות צלזיוס.

-[ºR] = [ºF] + 459.67

-[ºR] = [K] ∙ 9.5

דוגמאות להשוואה של מספר טמפרטורות עם קשקשים שונים

אפס מוחלט

-קלווין 0 (בהגדרה).

-Celsius -273.15 ºC.

-פרנהייט -459.67 ºF.

-רנקין 0 ºR (על פי ההגדרה).

נקודת הקפאה של מלח

(נקודת אפס של סולם פרנהייט)

-קלווין: 255.37 ק.

-צלזיוס: -1.7.78 מעלות צלסיוס.

-פרנהייט: 0º F.

-רנקין: 459.67 ºR.

נקודת הקפאה של מים

-קלווין: 273.15 ק.

-צלזיוס: 0 מעלות צלסיוס.

-פרנהייט: 32ºF.

-רנקין: 459.67 ºR.

נקודה משולשת של מים

-קלווין: 273.16 ק.

-צלזיוס: 0.01 ºC.

-פרנהייט: 32,018 מעלות צלזיוס.

-רנקין: 491,688 ºR.

נקודת רתיחה של מים

-קלווין: 373,1339 ק.

-צלזיוס: 99.9839 מעלות צלסיוס.

-פרנהייט: 211.97102 ºF.

-רנקין: 671.64102 ºR.

טמפרטורת הגוף האנושי

-קלווין: 310 ק.

-צלזיוס: 37 מעלות צלזיוס.

-פרנהייט: 98 º F.

-רנקין: 558 ºR.

הפניות

1. ויקיפדיה. (2019). ראנקין מטפס. מקור: en.wikipedia.org
2. מרייה דל רוסריו (13 באוקטובר 2010). רנקין. שוחזר מ: quimistorias.blogspot.com
3. אוניברסיטת גלזגו. (s.f.). מקורן רנקין. מקור:
4. זמבוני, ג'ון. (26 באפריל 2018). ארבעת סוגי סולמות הטמפרטורה. Scinencing. מקור: sciencing.com
5. ווייט האט בע"מ (2018). פרנהייט אל רנקין. המרות מטריות. מאוחזר מ: metric-conversions.org
6. הילגר ד ', Toth G. (2016). טמפרטורות טמפרטורה וממציאים. Philatelia Chimica et physica, כרך 37, לא 2. אביב.