ЩО ТАКЕ ШКАЛА РАНГУ? (ІЗ ПРИКЛАДАМИ КОНВЕРСІЙ) - ХІМІЯ - 2025

Шкала Ренкина є абсолютною шкалою термодинамічної температури , в якому всі його значення є позитивними, так як вони відносяться до абсолютного нуля; найнижчу теоретичну температуру, яку може досягти тіло, але якої експериментально та термодинамічно досягти неможливо.

Це було запропоновано в 1859 році шотландським інженером Вільямом Джоном МакКуорном Ранкіном (нижнє зображення), одинадцять років після того, як Вільям Томсон (лорд Келвін, 1848) опублікував свою абсолютну шкалу температур як функцію градусів Цельсія, ° С.

Вільям Джон МакКуорн Ранкін. Джерело: Вільям Ранкін

Абсолютний нуль за шкалою кельвіна має значення -273,15 ° C. Решта температур за цією шкалою отримують додаванням 273,15 до значення температур у градусах Цельсія (або більш відомого як градус Цельсія).

Шкала Ранкіна пов'язана з градусами Фаренгейта. Тому абсолютне нульове значення для цієї шкали виражається у градусах Фаренгейта; це -459,67ºF. Таким чином, для отримання інших температур досить додати 459,67 до значення температур (° R = ° F + 459,67).

Ранкінові ступені стали використовувати в інженерній діяльності в США та Англії. Однак сьогодні його використання практично вимерло.

Ранкін та інші шкали температури

Цельсія

Андрес Цельсій опублікував свою шкалу в 1742 році, вказавши температуру кипіння води як 0 ºC, а температуру замерзання - 100 ºC. Але Жан-П'єр Крістін (1743) та Карлос Ліннео (1745) поставили шкалу температури у зворотному напрямку, як це відомо сьогодні.

Фаренгейт

Шкала Фаренгейта була запропонована Даніелем Габріелем Фаренгейтом у 1724 р. Шкала встановлює температуру 32ºF як температуру замерзання води, а температуру кипіння води 212ºF.

Фаренгейт зазначив, що суміш води, льоду та амонієвої солі мала температуру 0ºF; тоді як суміш води та льоду мала температуру 32ºF.

Ранкін

Ранкинові градуси також часто виражаються як ° R або просто одиниці R, однак для градусів Кельвіна вони насправді часто називаються виключно Кельвіном, і пишуться K, а не ° K.

Крім того, Національний інститут стандартів і технологій рекомендує не використовувати символ градуса при використанні шкали температури Ранкіна в публікаціях NIST.

Радіаційний тепловіддача, зміна ентропії, теплова ефективність теплового двигуна Карно та коефіцієнт продуктивності теплового насоса вимагають використання абсолютної температури в градусах Ранкіну при роботі над Американською інженерною системою. .

У деяких інженерних галузях США вимірюють термодинамічну температуру за допомогою шкали температур Ранкіна; Однак у всьому науковому світі термодинамічну температуру вимірюють за шкалою Кельвіна.

Вже вказувалося, що шкала температур Ранкіна застосовується головним чином через її зв'язок зі шкалою температури Фаренгейта.

Абсолютний нуль

Шкала температури Кельвіна і Ранкіна починається з абсолютного нуля. Але що таке підлий нуль?

Абсолютний нуль - це найнижча температура, яку, можливо, можна досягти. Кажуть, що внутрішня енергія системи досягає найнижчого рівня, частинки не мають руху; всі його вібрації та рухи були б заморожені.

Відповідно до третього закону термодинаміки абсолютний нуль є недосяжною межею.

Температура, найближча до абсолютного нуля, становить 5 ∙ 10 ^-10 К вище абсолютного нуля, отримана в лабораторії MIT в 2003 році при охолодженні газу в магнітному полі.

Вільям Джон Маккорн Ранкін

Ким був Вільям Джон Маккорн Ранкін (1820-1872)? Він був одним із піонерів у вивченні термодинаміки. Він розробив повну теорію про паровий двигун і теплові двигуни, а також про теплову енергію.

Народився в Едінбурзі, Ранкін здобув освіту в університеті цього міста. Він працював будівельним інженером і публікував статті з практичних інженерних тем, а згодом з молекулярної фізики, а також з термодинаміки.

У 1855 році він був призначений президентом кафедри цивільного та машинобудування університету в Глазго.

Він написав понад 150 наукових статей та посібників, а також книг для використання своїми учнями. Він був обраний до Королівського товариства в 1853 році і був першим президентом Шотландської інституції інженерів.

Окрім своєї величезної наукової та академічної діяльності, Ранкін дуже любив музику і як виконавець, і як композитор. Таким чином, він склав пісню під назвою "Правило трьох футів", де він відстоює британську традицію своїх заходів, загрожених вторгненням в сотнюмальну систему.

Перетворення температур шкали Ранкіна

Від Ранкіна до Цельсія, Фаренгейта і Кельвіна

До Цельсія

= (- 491,67) ∙ 5/9

Значення 491,67 дорівнює 459,67 (абсолютний нуль ранкіну) плюс 32ºF (температура замерзання води). І 5/9 - коефіцієнт перетворення від градусів Цельсія до градусів Ранкіну або Фаренгейта; оскільки в цих шкалах температури 100 ºC еквівалентно 180 ° R або ºF.

До Фаренгейта

= - 459,67

Келвіну

= ∙ 5/9

Від Цельсія, Фаренгейта і Кельвіна до Ранкіна.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Значення 273,15 - це абсолютний нуль за шкалою температури Кельвіна. І 9/5 є коефіцієнтом перетворення, оскільки 180ºF або ºR дорівнює 100ºC.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Приклади порівняння різних температур з різними масштабами

Абсолютний нуль

-Келвін 0 (за визначенням).

-Цельсій -273,15 ° С.

-Фаренхейт -459.67ºF.

-Ранкін 0 ºR (за визначенням).

Точка замерзання розсолу

(Нульова точка Фаренгейтської шкали)

-Келвін: 255,37 К.

-Цельсій: -17,78 ° C.

-Fahrenheit: 0º F.

-Ранкін: 459,67 ºR.

Точка замерзання води

-Келвін: 273,15 К.

-Цельсій: 0 ºC.

-Фаренгейт: 32ºF.

-Ранкін: 459,67 ºR.

Потрійна точка води

-Келвін: 273,16 К.

-Цельсій: 0,01 ° С.

-Фаренхейт: 32.018ºF.

-Ранкін: 491.688 ºR.

Точка кипіння води

-Кельвін: 373.1339 К.

-Цельсій: 99,9839 ° С.

-Фаренхейт: 211,97102 ° F.

-Ранкін: 671,64102 ° Р.

Температура тіла людини

-Келвін: 310 К.

-Цельсій: 37 ° С.

-Фаренгейт: 98º F.

-Ранкін: 558 ºR.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2019). Ранкін піднявся. Відновлено з: en.wikipedia.org
2. Марія дель Росаріо. (13 жовтня 2010 р.). Ранкін. Відновлено з: quimistorias.blogspot.com
3. Університет Глазго. (sf). Маккорн Ранкін. Відновлено: universitystory.gla.ac.uk
4. Замбоні, Джон. (26 квітня 2018 р.). Чотири типи температурних шкал. Наукові роботи. Відновлено: sciaching.com
5. ТОВ «Вайт Хат» (2018). Фаренгейта до Ранкіна. Конверсії метрики. Відновлено з: metric-conversions.org
6. Хіллгер Д., Тот Г. (2016). Температурні шкали та їх винахідники. Philatelia Chimica et physica, т. 37, № 2. Весна.