KAJ JE RANINSKA LESTVICA? (S PRIMERI KONVERZIJ) - KEMIJA - 2025

Rankinov lestvica je absolutna lestvica termodinamično temperaturo, pri kateri so vsi njeni vrednosti pozitivne, saj so iz absolutno nič; najnižja teoretična temperatura, ki jo telo lahko doseže, vendar je eksperimentalno in termodinamično nemogoče doseči.

Leta 1859 ga je predlagal škotski inženir William John MacQuorn Rankine (spodnja slika), enajst let po tem, ko je William Thomson (Lord Kelvin, 1848) objavil svojo absolutno temperaturno lestvico kot funkcijo stopinj Celzija, ° C.

William John MacQuorn Rankine. Vir: William Rankine

Absolutna nič na lestvici kelvina ima vrednost -273,15 ° C. Preostale temperature na tej lestvici dobimo tako, da vrednosti temperatur v stopinjah Celzija (ali bolj znanih kot centigrad) dodamo 273,15.

Rankinova lestvica je povezana s stopinjami Fahrenheita. Zato je absolutna ničelna vrednost za to lestvico izražena v stopinjah Fahrenheita; to je -459,67ºF. Tako je za pridobitev ostalih temperatur dovolj, da k vrednosti dodamo 459,67 (° R = ° F + 459,67).

Rankine stopnje so bile uporabljene pri inženirskih dejavnostih v ZDA in Angliji. Vendar pa je danes njegova uporaba praktično izumrla.

Rankin in druge temperaturne lestvice

Celzija

Andrés Celsius je objavil njegovo lestvico leta 1742, v kateri je označil temperaturo vrelišča vode kot 0 ° C in njeno temperaturo zamrzovanja 100 ° C. Toda Jean-Pierre Christin (1743) in Carlos Linneo (1745) sta temperaturno lestvico postavila nazaj, kot je danes znano.

Fahrenheit

Fahrenheitovo lestvico je predlagal Daniel Gabriel Fahrenheit leta 1724. Lestvica določa temperaturo 32 ° F kot ledišče vode, vrelišče vode pa 212 ° F.

Fahrenheit je ugotovil, da ima mešanica vode, ledu in amonijeve soli temperaturo 0 ° F; ker je bila mešanica vode in ledu temperatura 32 ° F.

Rankin

Rankine stopnje so pogosto izražene tudi kot ° R ali preprosto R enote, vendar se za stopinje Kelvina v resnici pogosto imenujejo samo kot Kelvini in so napisane K in ne ° K.

Celo Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo priporoča, da v publikacijah NIST ne uporabljate stopnje stopnje pri uporabi raninske temperaturne lestvice.

Prenos toplote sevanja, sprememba entropije, toplotni izkoristek toplotnega motorja Carnot in koeficient učinkovitosti toplotne črpalke zahtevajo uporabo absolutne temperature v stopinjah Rankine pri delu na ameriškem inženirskem sistemu. .

Na nekaterih inženirskih področjih v ZDA merijo termodinamično temperaturo s pomočjo temperaturne lestvice Rankine; vendar se v celotnem znanstvenem svetu termodinamična temperatura meri s Kelvinovo lestvico.

Izpostavljeno je bilo celo, da se rangenska temperaturna lestvica uporablja predvsem zaradi povezanosti s Fahrenheitovo temperaturno lestvico.

Absolutna nič

Temperaturna lestvica Kelvina in Rankine se začne pri absolutni ničli. Toda kaj je zahrbtna ničla?

Absolutna nič je najnižja temperatura, ki jo je mogoče doseči. Kaže se, da notranja energija sistema doseže najnižjo raven, saj ji primanjkuje delcev gibanja; vse njegove vibracije in gibi bi bili zamrznjeni.

Po tretjem zakonu termodinamike je absolutna ničla nedosegljiva meja.

Najbližja temperatura absolutni ničli je 5 zero 10 ^-10 K nad absolutno ničlo, dobljeno v laboratoriju MIT leta 2003 s hlajenjem plina v magnetnem polju.

William John Macquorn Rankine

Kdo je bil William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Bil je eden izmed pionirjev pri študiju termodinamike. Razvil je celostno teorijo o parnem motorju in toplotnih motorjih, pa tudi o toplotni energiji.

Rankine se je rodil v Edinburghu na univerzi v tem mestu. Delal je kot inženir gradbeništva in objavljal članke o praktičnih inženirskih temah, pozneje pa tudi o molekularni fiziki, pa tudi o termodinamiki.

Leta 1855 je bil imenovan za predsednika katedre za gradbeništvo in strojništvo na univerzi v Glasgowu.

Napisal je več kot 150 znanstvenih člankov in priročnikov ter knjig za uporabo svojih učencev. V kraljevo družbo je bil izvoljen leta 1853 in je bil prvi predsednik škotske inženirske institucije.

Poleg svoje neizmerne znanstvene in akademske dejavnosti je Rankine zelo rad imel glasbo, tako kot izvajalec in kot skladatelj. Tako je sestavil pesem z naslovom "Pravilo s tremi nogami", kjer zagovarja britansko tradicijo svojih ukrepov, ki jim grozi vdor v cenzualni sistem.

Pretvorba temperatur na lestvici Rankine

Od Rankina do Celzija, Fahrenheita in Kelvina

Do Celzija

= (- 491,67) ∙ 5/9

Vrednost 491,67 je enaka 459,67 (absolutna absolutna ničla) plus 32 ° F (temperatura zamrzovanja vode). In 5/9 je faktor pretvorbe od stopinj Celzija do stopinj Rankin ali Fahrenheit; saj je v teh temperaturnih lestvicah 100 ºC ekvivalent 180 ° R ali ºF.

Fahrenheitu

= - 459,67

Kelvinu

= ∙ 5/9

Od Celzija, Fahrenheita in Kelvina do Rankineja.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Na temperaturni lestvici Kelvina je vrednost 273,15 absolutna nič. In 9/5 je faktor pretvorbe, saj je 180 ° F ali ºR enako 100 ° C.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Primeri primerjave različnih temperatur z različnimi lestvicami

Absolutna nič

-Kelvin 0 (po definiciji).

-Celzija -273,15 ° C.

-Fahrenheit -459,67ºF.

-Rankin 0 ° R (po definiciji).

Točka zamrzovanja slanice

(Nulta točka farenheitske lestvice)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celzija: -17,78 ° C.

-Farenheit: 0 ° F.

-Rankin: 459,67 ºR.

Zmrzišče vode

-Kelvin: 273,15 K.

-Celij: 0 ° C.

-Farenheit: 32ºF.

-Rankin: 459,67 ºR.

Trojna točka vode

-Kelvin: 273,16 K.

-Celzija: 0,01 ° C.

-Farenheit: 32.018ºF.

-Rankin: 491.688 ºR.

Vrelišče vode

-Kelvin: 373.1339 K.

-Celzija: 99,9839 ° C.

-Farenhejt: 211.97102 ° F.

-Rankin: 671.64102 ° R.

Človeška telesna temperatura

-Kelvin: 310 K.

-Celzija: 37 ° C.

-Farenheit: 98 ° F.

-Rankin: 558 ºR.

Reference

1. Wikipedija. (2019). Rankin se je povzpel. Pridobljeno: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (13. oktober 2010). Rankin. Pridobljeno: quimistorias.blogspot.com
3. Univerza v Glasgowu. (sf). Macquorn Rankine. Pridobljeno: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26. april 2018). Štiri vrste temperaturnih lestvic. Sciaching. Pridobljeno: sciaching.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit do Rankineja. Pretvorbe meritev. Pridobljeno: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Temperaturne lestvice in njihovi izumitelji. Philatelia Chimica et physica, letnik 37, št 2. Pomlad.