Apakah Skala Rankine? (Dengan contoh penukaran)



The Skala Rankine ia adalah skala mutlak suhu termodinamik di mana semua nilainya adalah positif, kerana ia dirujuk kepada sifar mutlak; suhu teoretikal terendah yang boleh dicapai oleh tubuh, tetapi secara eksperimen dan termodinamik adalah mustahil untuk dicapai.

Ia dicadangkan pada tahun 1859 oleh jurutera Scotland William John MacQuorn Rankine (imej bawah), sebelas tahun selepas William Thomson (Lord Kelvin, 1848) menerbitkan skala suhu mutlak berdasarkan darjah Celsius, ° C.

Sifar mutlak pada skala Kelvin mempunyai nilai -273.15 ° C. Selebihnya suhu skala ini diperoleh dengan menambahkan 273.15 kepada nilai suhu dalam darjah Celsius (atau lebih dikenali sebagai centigrade).

Skala Rankine berkaitan dengan gred Fahrenheit. Oleh itu, nilai sifar mutlak untuk skala ini dinyatakan dalam darjah Fahrenheit; Ini ialah -459.67 ºF. Oleh itu, untuk mendapatkan suhu yang lain ia cukup untuk menambahkan 459.67 kepada nilai suhu (° R = ° F + 459.67).

Gred Rankine digunakan untuk aktiviti kejuruteraan di Amerika Syarikat dan England. Walau bagaimanapun, kini penggunaannya telah hampir hilang.

Indeks

  • 1 Rankine dan skala suhu lain
    • 1.1 Celsius
    • 1.2 Fahrenheit
    • 1.3 Rankine
    • 1.4 Sifar mutlak
  • 2 William John Macquorn Rankine
  • 3 Penukaran suhu skala Rankine
    • 3.1 Dari Rankine kepada Celcius, Fahrenheit dan Kelvin
    • 3.2 Celcius, Fahrenheit dan Kelvin kepada Rankine.  
  • 4 Contoh perbandingan beberapa suhu dengan skala yang berbeza
    • 4.1 Sifar mutlak
    • 4.2 Titik beku brine
    • 4.3 Titik beku air
    • 4.4 Titik air tiga
    • 4.5 Titik didih air
    • 4.6 Suhu badan manusia
  • 5 Rujukan

Rankine dan skala suhu lain

Celsius

Andrés Celsius menerbitkan skalanya pada tahun 1742, dengan menyatakan suhu mendidih air sebagai 0ºC dan suhu pembekuannya sebagai 100ºC. Tetapi Jean-Pierre Christin (1743) dan Carlos Linnaeus (1745), meletakkan skala suhu dalam bentuk songsang, kerana ia kini dikenali.

Fahrenheit

Skala Fahrenheit dicadangkan oleh Daniel Gabriel Fahrenheit pada 1724. Skala ini menetapkan suhu 32 ° F sebagai titik beku air, dan suhu air mendidih 212 ° F..

Fahrenheit menyatakan bahawa campuran air, ais dan garam ammonium mempunyai suhu 0 ° F; manakala campuran air dan ais, ia mempunyai suhu 32ºF.

Rankine

Tahap Rankine juga biasanya dinyatakan sebagai ° R atau hanya sebagai unit R. Walau bagaimanapun, untuk darjah Kelvin, sebenarnya mereka biasanya dirujuk hanya sebagai Kelvin, dan ditulis K dan tidak ° K.

Di samping itu, Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan mengesyorkan supaya tidak menggunakan simbol darjah apabila menggunakan skala suhu Rankine dalam penerbitan NIST..

Pemindahan haba oleh radiasi, perubahan entropi, kecekapan haba enjin terma Carnot, dan pekali prestasi pam haba, memerlukan penggunaan suhu mutlak dalam derajat Rankine apabila bekerja dalam Sistem Kejuruteraan Amerika.

Di beberapa bidang kejuruteraan AS, mereka mengukur suhu termodinamik menggunakan skala suhu Rankine; Walau bagaimanapun, di seluruh dunia saintifik suhu termodinamik diukur menggunakan skala Kelvin.

Secara inklusif, telah ditunjukkan bahawa skala suhu Rankine digunakan pada asasnya kerana hubungannya dengan skala suhu Fahrenheit.

Sifar mutlak

Skala suhu Kelvin dan Rankine mempunyai sifar mutlak sebagai titik permulaan mereka. Tetapi apa yang sifar asolute?

Sifar mutlak adalah suhu terendah yang mungkin dapat dicapai. Dikatakan bahawa tenaga dalaman sistem mencapai tahap terendah, kurang zarah pergerakan; semua getaran dan perpindahannya akan dibekukan.

Mengikut undang-undang termodinamika ketiga, sifar mutlak adalah had tidak dapat dicapai.

Suhu yang paling dekat dengan sifar mutlak ialah 5 ∙ 10-10 K di atas sifar mutlak, diperolehi di makmal MIT pada tahun 2003, dengan menyejukkan gas dalam medan magnet.

William John Macquorn Rankine

Siapakah William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Beliau adalah salah seorang pelopor dalam kajian termodinamik. Dia mengembangkan teori lengkap mengenai enjin stim dan enjin termal, serta tenaga terma.

Dilahirkan di Edinburgh, Rankine dididik di Universiti di bandar itu. Beliau bekerja sebagai jurutera awam dan menerbitkan artikel mengenai topik kejuruteraan praktikal, dan kemudian pada fizik molekul, serta pada termodinamik.

Pada tahun 1855, beliau dilantik sebagai Presiden Pengerusi Kejuruteraan Awam dan Mekanikal di University of Glasgow.

Beliau menulis lebih daripada 150 artikel dan manual saintifik, serta buku-buku untuk kegunaan para pelajarnya. Beliau dipilih untuk Royal Society pada tahun 1853 dan merupakan presiden pertama Institusi Jurutera Scotland.

Selain aktiviti ilmiah dan akademiknya yang luar biasa, Rankine sangat suka muzik, baik sebagai pelaku dan sebagai komposer. Oleh itu, dia menulis sebuah lagu yang dipanggil "The Three Foot Rule", di mana dia mempertahankan tradisi British tentang langkah-langkahnya yang diancam oleh pencerobohan sistem centesimal.

Penukaran suhu skala Rankine

Daripada Rankine kepada Celsius, Fahrenheit dan Kelvin

A Celsius

[º C] = ([ºR] - 491.67) ∙ 5/9

Nilai 491.67 adalah sama dengan 459.67 (sifar mutlak Rankine) ditambah 32ºF (suhu beku air). Dan 5/9 adalah faktor penukaran derajat Celcius kepada Rankine atau Fahrenheit derajat; Oleh kerana, pada skala suhu ini, 100 ºC sama dengan 180 ° R atau ºF.

A Fahrenheit

[ºF] = [° R] - 459.67

Kepada Kelvin

[K] = [ºR] ∙ 5/9

Dari Celsius, Fahrenheit dan Kelvin kepada Rankine.  

-[ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9/5

Nilai 273.15 adalah sifar mutlak pada skala suhu Kelvin. Dan 9/5 adalah faktor penukaran, kerana 180ºF atau ºR bersamaan dengan 100ºC.

-[ºR] = [ºF] + 459.67

-[ºR] = [K] ∙ 9/5

Contoh perbandingan beberapa suhu dengan skala yang berbeza

Sifar mutlak

-Kelvin 0 (dengan definisi).

-Celsius -273.15 ºC.

-Fahrenheit -459.67 ºF.

-Rankine 0 ºR (mengikut definisi).

Titik beku air garam

(Titik sifar Skala Fahrenheit)

-Kelvin: 255.37 K.

-Celsius: -17.78 ºC.

-Fahrenheit: 0º F.

-Rankine: 459.67 ºR.

Titik beku air

-Kelvin: 273.15 K.

-Celcius: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankine: 459.67 ºR.

Titik air tiga

-Kelvin: 273.16 K.

-Celsius: 0.01 ° C.

-Fahrenheit: 32,018 ºF.

-Rankine: 491,688 ºR.

Titik didih air

-Kelvin: 373,1339 K.

-Celcius: 99.9839ºC.

-Fahrenheit: 211.97102 ºF.

-Rankine: 671.64102 ºR.

Suhu badan manusia

-Kelvin: 310 K.

-Celcius: 37ºC.

-Fahrenheit: 98 º F.

-Rankine: 558 ºR.

Rujukan

  1. Wikipedia. (2019). Rankin mendaki. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
  2. María del Rosario (13 Oktober 2010). Rankine. Pulih daripada: quimistorias.blogspot.com
  3. Universiti Glasgow. (s.f.). Macquorn Rankine. Diperolehi daripada: universitystory.gla.ac.uk
  4. Zamboni, Jon. (26 April 2018). Empat Jenis Skala Suhu. Saintifik. Diperolehi daripada: sciencing.com
  5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit kepada Rankine. Penukaran Metrik. Diperolehi daripada: metric-conversions.org
  6. Hillger D., Toth G. (2016). Skala suhu dan pencipta mereka. Philatelia Chimica et physica, vol 37, No 2. Spring.