Il scala rankine È una scala assoluta di temperatura termodinamica in cui tutti i suoi valori sono positivi, in quanto riferiti allo zero assoluto; la temperatura teorica più bassa che un corpo può raggiungere, ma che sperimentalmente e termodinamicamente è impossibile da raggiungere.
Fu proposto nel 1859 dall'ingegnere scozzese William John MacQuorn Rankine (immagine in basso), undici anni dopo che William Thomson (Lord Kelvin, 1848) pubblicò la sua scala di temperatura assoluta in funzione dei gradi Celsius, ° C.
Lo zero assoluto sulla scala kelvin ha un valore di -273,15 ° C. Il resto delle temperature su questa scala si ottengono aggiungendo 273,15 al valore delle temperature in gradi Celsius (o meglio conosciute come centigradi)..
La scala Rankine è correlata ai gradi Fahrenheit. Pertanto, il valore zero assoluto per questa scala è espresso in gradi Fahrenheit; questo è -459,67ºF. Quindi, per ottenere le altre temperature, è sufficiente sommare 459,67 al valore delle temperature (° R = ° F + 459,67).
I gradi Rankine furono utilizzati nelle attività di ingegneria negli Stati Uniti e in Inghilterra. Tuttavia, oggi il suo utilizzo è praticamente estinto.
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Andrés Celsius pubblicò la sua scala nel 1742, indicando la temperatura di ebollizione dell'acqua di 0 ºC e la sua temperatura di congelamento di 100 ºC. Ma Jean-Pierre Christin (1743) e Carlos Linneo (1745), misero la scala della temperatura al contrario, come è conosciuta oggi.
La scala Fahrenheit fu proposta da Daniel Gabriel Fahrenheit nel 1724. La scala stabilisce una temperatura di 32ºF come punto di congelamento dell'acqua, e il punto di ebollizione dell'acqua è 212ºF..
Fahrenheit notò che una miscela di acqua, ghiaccio e un sale di ammonio aveva una temperatura di 0ºF; mentre una miscela di acqua e ghiaccio, aveva una temperatura di 32ºF.
I gradi Rankine sono spesso espressi anche come ° R o semplicemente unità R. Tuttavia, per i gradi Kelvin, in realtà sono spesso indicati esclusivamente come Kelvin, e sono scritti K e non ° K.
Anche il National Institute of Standards and Technology raccomanda di non utilizzare il simbolo dei gradi quando si utilizza la scala di temperatura Rankine nelle pubblicazioni del NIST..
Il trasferimento di calore per radiazione, il cambiamento di entropia, l'efficienza termica del motore termico di Carnot e il coefficiente di prestazione della pompa di calore richiedono l'uso della temperatura assoluta in gradi Rankine quando si lavora sull'American Engineering System..
In alcuni campi dell'ingegneria negli Stati Uniti, misurano la temperatura termodinamica utilizzando la scala di temperatura Rankine; Tuttavia, in tutto il mondo scientifico, la temperatura termodinamica viene misurata utilizzando la scala Kelvin..
È stato anche sottolineato che la scala della temperatura Rankine viene utilizzata principalmente a causa della sua relazione con la scala della temperatura Fahrenheit..
Le scale di temperatura Kelvin e Rankine hanno lo zero assoluto come punto di partenza. Ma qual è lo zero subdolo?
Lo zero assoluto è la temperatura più bassa che può essere raggiunta. Si dice che l'energia interna del sistema raggiunga il suo livello più basso, priva delle particelle di movimento; tutte le sue vibrazioni e spostamenti sarebbero congelati.
Secondo la terza legge della termodinamica, lo zero assoluto è un limite irraggiungibile.
La temperatura più vicina allo zero assoluto è 5 ∙ 10-10 K sopra lo zero assoluto, ottenuto in un laboratorio del MIT nel 2003, raffreddando un gas in un campo magnetico.
Chi era William John Macquorn Rankine (1820-1872)? È stato uno dei pionieri nello studio della termodinamica. Ha sviluppato una teoria completa sul motore a vapore e sui motori termici, nonché sull'energia termica.
Nata a Edimburgo, Rankine ha studiato all'Università di Edimburgo. Ha lavorato come ingegnere civile e ha pubblicato articoli su argomenti di ingegneria pratica e in seguito sulla fisica molecolare e sulla termodinamica..
Nel 1855 fu nominato presidente della cattedra di ingegneria civile e meccanica presso l'Università di Glasgow.
Ha scritto più di 150 articoli e manuali scientifici, oltre a libri ad uso dei suoi studenti. Fu eletto alla Royal Society nel 1853 e fu il primo presidente della Scottish Institution of Engineers..
Oltre alla sua immensa attività scientifica e accademica, Rankine amava molto la musica, sia come interprete che come compositore. Così, ha composto una canzone chiamata "The Three Foot Rule", dove difende la tradizione britannica delle sue misure minacciate dall'invasione del sistema centesimale..
[º C] = ([ºR] - 491,67) ∙ 5/9
Il valore 491,67 è uguale a 459,67 (zero assoluto di Rankine) più 32ºF (temperatura di congelamento dell'acqua). E 5/9 è un fattore di conversione da gradi Celsius a gradi Rankine o Fahrenheit; poiché, in queste scale di temperatura, 100 ºC equivale a 180 ° R o ºF.
[ºF] = [° R] - 459,67
[K] = [ºR] ∙ 5/9
-[ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9/5
Il valore 273,15 è lo zero assoluto sulla scala della temperatura Kelvin. E 9/5 è un fattore di conversione, poiché 180 ºF o ºR è equivalente a 100 ºC.
-[ºR] = [ºF] + 459,67
-[ºR] = [K] ∙ 9/5
-Kelvin 0 (per definizione).
-Celsius -273,15 ºC.
-Fahrenheit -459,67 ºF.
-Rankine 0 ºR (per definizione).
(Punto zero della scala Fahrenheit)
-Kelvin: 255,37 K..
-Celsius: -17,78 ºC.
-Fahrenheit: 0º F.
-Rankine: 459,67 ºR.
-Kelvin: 273,15 K.
-Celsius: 0 ºC.
-Fahrenheit: 32ºF.
-Rankine: 459,67 ºR.
-Kelvin: 273,16 K.
-Celsius: 0,01 ºC.
-Fahrenheit: 32,018ºF.
-Rankine: 491.688 ºR.
-Kelvin: 373,1339 K.
-Celsius: 99,9839 ºC.
-Fahrenheit: 211,97102ºF.
-Rankine: 671,64102 ºR.
-Kelvin: 310 K..
-Celsius: 37ºC.
-Fahrenheit: 98º F.
-Rankine: 558 ºR.
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