AKÁ JE STUPNICA PORADIA? (S PRÍKLADMI KONVERZIÍ) - CHÉMIA - 2025

Stupnica Rankinova je absolútna stupnica termodynamickej teploty, v ktorej sú všetky jeho kladné hodnoty, pretože sú v absolútnej nule; najnižšia teoretická teplota, ktorú môže telo dosiahnuť, ale ktorej experimentálne a termodynamicky nie je možné dosiahnuť.

Navrhol ju v roku 1859 škótsky inžinier William John MacQuorn Rankine (spodný obrázok), jedenásť rokov potom, čo William Thomson (Lord Kelvin, 1848) uverejnil svoju stupnicu absolútnej teploty ako funkciu stupňov Celzia, ° C.

William John MacQuorn Rankine. Zdroj: William Rankine

Absolútna nula na kelvinovej stupnici má hodnotu -273,15 ° C. Zvyšok teplôt v tomto meradle sa získa pripočítaním 273,15 k hodnote teplôt v stupňoch Celzia (alebo lepšie známym ako Celzia).

Rankinova stupnica súvisí s stupňami Fahrenheita. Preto je absolútna nulová hodnota pre túto stupnicu vyjadrená v stupňoch Fahrenheita; to je -459,67 ° F. Aby sa získali ďalšie teploty, stačí k hodnote teplôt pridať 459,67 (° R = ° F + 459,67).

Rankine tituly sa začali používať v inžinierskych činnostiach v USA a Anglicku. Dnes je však jeho použitie prakticky vyhynuté.

Hodinové a iné teplotné stupnice

Celzia

Andrés Celsius publikoval svoju stupnicu v roku 1742, pričom teplotu varu vody označil ako 0 ° C a teplotu mrazu ako 100 ° C. Ale Jean-Pierre Christin (1743) a Carlos Linneo (1745) umiestnili teplotnú stupnicu opačne, ako je známe dnes.

Fahrenheita

Stupnicu Fahrenheita navrhol Daniel Gabriel Fahrenheit v roku 1724. Stupnica stanovuje teplotu 32 ° F ako bod tuhnutia vody a bod varu vody 212 ° F.

Fahrenheit poznamenal, že zmes vody, ľadu a amóniovej soli mala teplotu 0 ° F; zatiaľ čo zmes vody a ľadu mala teplotu 32 oF.

Rankinov

Stupne stupňov sú tiež často vyjadrené ako ° R alebo jednoducho jednotky R. Avšak pre stupne Kelvina sa v skutočnosti často označujú iba ako Kelvin a sú napísané K a nie ° K.

Národný inštitút pre normy a technológie okrem toho odporúča, aby ste nepoužívali symbol stupňa, keď sa v publikáciách NIST používa stupnica Rankinovej teploty.

Prenos sálavého tepla, zmena entropie, tepelná účinnosť tepelného motora Carnot a koeficient účinnosti tepelného čerpadla vyžadujú pri práci na americkom inžinierskom systéme použitie absolútnej teploty v stupňoch Rankin. ,

V niektorých inžinierskych odboroch v Spojených štátoch merajú termodynamickú teplotu pomocou Rankinskej teplotnej stupnice; v celom vedeckom svete sa však termodynamická teplota meria pomocou Kelvinovej stupnice.

Bolo dokonca zdôraznené, že Rankinova teplotná stupnica sa používa hlavne kvôli jej vzťahu k teplotnej stupnici Fahrenheita.

Absolútna nula

Teplotné stupnice Kelvina a Rankina začínajú na absolútnej nule. Ale čo je záludný nula?

Absolútna nula je najnižšia teplota, ktorú možno dosiahnuť. Hovorí sa, že vnútorná energia systému dosahuje najnižšiu úroveň, pričom chýba pohybovým časticiam; všetky jeho vibrácie a pohyby by boli zmrazené.

Podľa tretieho termodynamického zákona je absolútna nula nedosiahnuteľným limitom.

Teplota najbližšia k absolútnej nule je 5 ∙ 10 - ¹⁰ K nad absolútnou nulou, získaná v laboratóriu MIT v roku 2003 ochladením plynu v magnetickom poli.

William John Macquorn Rankine

Kto bol William John Macquorn Rankine (1820 - 1872)? Bol jedným z priekopníkov v štúdiu termodynamiky. Vyvinul úplnú teóriu o parných strojoch a tepelných motoroch, ako aj o tepelnej energii.

Rankine sa narodil v Edinburghu a vyštudoval univerzitu v tomto meste. Pracoval ako stavebný inžinier a publikoval články o témach praktického inžinierstva a neskôr o molekulárnej fyzike, ako aj o termodynamike.

V roku 1855 bol vymenovaný za predsedu stavebného a strojného inžinierstva na univerzite v Glasgowe.

Napísal viac ako 150 vedeckých článkov a príručiek, ako aj kníh pre potreby svojich študentov. Bol zvolený do Kráľovskej spoločnosti v roku 1853 a bol prvým prezidentom škótskej inštitúcie inžinierov.

Okrem svojej nesmiernej vedeckej a akademickej činnosti bol Rankine veľmi rád hudby, a to ako performer aj ako skladateľ. Tak zložil pieseň s názvom „The Three Foot Rule“, v ktorej obhajuje britskú tradíciu svojich opatrení ohrozených inváziou do systému centov.

Prevod Rankinovej stupnice teplôt

Z Rankine do Celzia, Fahrenheita a Kelvina

Do Celzia

= (- 491,67) = 5/9

Hodnota 491,67 sa rovná 459,67 (Rankine absolútna nula) plus 32 oF (teplota tuhnutia vody). A 5/9 je prevodný koeficient zo stupňov Celzia na stupne Rankine alebo Fahrenheita; pretože v týchto teplotných mierkach je 100 ° C ekvivalentné 180 ° R alebo ° F.

Do Fahrenheita

= - 459,67

Pre Kelvina

= ∙ 5/9

Od stupňov Celzia, Fahrenheita a Kelvina po Rankina.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Hodnota 273.15 je absolútna nula na stupnici teploty Kelvina. A 9/5 je konverzný faktor, pretože 180 oF alebo ºR sa rovná 100 oC.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Príklady porovnania rôznych teplôt s rôznymi mierkami

Absolútna nula

-Kelvin 0 (podľa definície).

-273,15 ° C

-Fahrenheit -459,67 ° F.

-Rankine 0 ºR (podľa definície).

Bod tuhnutia soľanky

(Nulový bod stupnice Fahrenheita)

-Kelvin: 255,37 K.

--Elsia: -17,78 ° C

-Fahrenheita: 0 ° F.

-Rankine: 459,67 ° R.

Bod tuhnutia vody

-Kelvin: 273,15 K.

- Celzia: 0 ° C.

-Fahrenheita: 32 ° F.

-Rankine: 459,67 ° R.

Trojitý bod vody

-Kelvin: 273,16 K.

- 0,01 ° C

-Fahrenheita: 32 018 ° F.

-Rankine: 491,688 ºR.

Bod varu vody

-Kelvin: 373,1349 K.

- 99,9839 ° C

-Fahrenheita: 211,97102 ° F.

-Rankin: 671,64102 ° R.

Teplota ľudského tela

-Kelvin: 310 K.

- 37 ° C

-Fahrenheita: 98 ° F.

-Rankine: 558 ºR.

Referencie

1. Wikipedia. (2019). Rankin vyliezol. Obnovené z: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (13. októbra 2010). Rankine. Obnovené z: quimistorias.blogspot.com
3. University of Glasgow. (SF). Macquorn Rankine. Získané z: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26. apríla 2018). Štyri typy teplotných stupníc. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit na Rankine. Metrické konverzie. Obnovené z: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Teplotné stupnice a ich pôvodcovia. Philatelia Chimica a Physica, zv. 37, č. 2. Jar.