JAKÁ JE STUPNICE HODNOCENÍ? (S PŘÍKLADY KONVERZÍ) - CHEMIE - 2025

Stupnice Rankinova je absolutní stupnice termodynamické teploty, ve které jsou všechny jeho kladné hodnoty, protože jsou v absolutní nule; nejnižší teoretická teplota, kterou může tělo dosáhnout, ale experimentálně a termodynamicky není možné dosáhnout.

Navrhl jej v roce 1859 skotský inženýr William John MacQuorn Rankine (spodní obrázek), jedenáct let poté, co William Thomson (Lord Kelvin, 1848) publikoval svou absolutní teplotní stupnici jako funkci stupňů Celsia, ° C.

William John MacQuorn Rankine. Zdroj: William Rankine

Absolutní nula na kelvinské stupnici má hodnotu -273,15 ° C. Zbytek teplot v tomto měřítku se získá přičtením 273,15 k hodnotě teplot ve stupních Celsia (nebo lépe známých jako Celsius).

Rankinova stupnice souvisí s stupni Fahrenheita. Proto je absolutní nulová hodnota pro tuto stupnici vyjádřena ve stupních Fahrenheita; to je -459,67 ° F. K získání dalších teplot tedy stačí k hodnotě teplot přidat 459,67 (° R = ° F + 459,67).

Rankine stupně přišel být použit v inženýrských činnostech ve Spojených státech a Anglii. Dnes je však jeho použití prakticky zaniklé.

Pořadí a další teplotní stupnice

Celsia

Andrés Celsius publikoval svou stupnici v roce 1742 a uvedl teplotu varu vody jako 0 ° C a teplotu mrazu jako 100 ° C. Ale Jean-Pierre Christin (1743) a Carlos Linneo (1745) umístili teplotní stupnici zpět, jak je známo dnes.

Fahrenheita

Stupnici Fahrenheita navrhl Daniel Gabriel Fahrenheit v roce 1724. Měřítko stanoví teplotu 32 ° F jako bod tuhnutí vody a bod varu vody 212 ° F.

Fahrenheit poznamenal, že směs vody, ledu a amonné soli měla teplotu 0 ° F; zatímco směs vody a ledu měla teplotu 32 ° F.

Rankine

Rankine stupně jsou také často vyjádřeny jako ° R nebo jednoduše R. Nicméně, pro Kelvin stupně, oni jsou ve skutečnosti často odkazoval se na výhradně jako Kelvin, a být psán K a ne ° K.

Dokonce i Národní institut pro standardy a technologie doporučuje nepoužívat symbol stupně při použití stupnice teploty Rankine v publikacích NIST.

Přenos radiačního tepla, změna entropie, tepelná účinnost tepelného motoru Carnot a koeficient výkonu tepelného čerpadla vyžadují použití absolutní teploty ve stupních Rankine při práci na americkém inženýrském systému..

V některých technických oborech ve Spojených státech měří termodynamickou teplotu pomocí Rankineovy teplotní stupnice; v celém vědeckém světě se však termodynamická teplota měří pomocí Kelvinovy ​​stupnice.

Bylo dokonce zdůrazněno, že Rankinova teplotní stupnice se používá hlavně kvůli jejím vztahu k teplotní stupnici Fahrenheita.

Absolutní nula

Teplotní stupnice Kelvina a Rankina začínají na absolutní nule. Ale co je záludný nula?

Absolutní nula je nejnižší teplota, která může být dosažena. Říká se, že vnitřní energie systému dosahuje nejnižší úrovně a postrádá pohybové částice; všechny jeho vibrace a pohyby by byly zmrazeny.

Podle třetího termodynamického zákona je absolutní nula nedosažitelným limitem.

Teplota nejblíže absolutní nule je 5 ∙ 10 ^-10 K nad absolutní nulou, získaná v laboratoři MIT v roce 2003, ochlazením plynu v magnetickém poli.

William John Macquorn Rankine

Kdo byl William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Byl jedním z průkopníků ve studiu termodynamiky. Vyvinul úplnou teorii o parních strojích a tepelných motorech, jakož i o tepelné energii.

Rankine se narodil v Edinburghu a vystudoval univerzitu v tomto městě. Pracoval jako stavební inženýr a publikoval články o tématech praktického inženýrství, později o molekulární fyzice a termodynamice.

V roce 1855 byl jmenován předsedou stavebního a strojního inženýrství na Glasgowské univerzitě.

Pro použití svých studentů napsal více než 150 vědeckých článků a příruček i knih. Byl zvolen do Královské společnosti v roce 1853 a byl prvním prezidentem skotské instituce inženýrů.

Kromě své nesmírné vědecké a akademické činnosti byl Rankine velmi rád hudbou, a to jak performer, tak skladatel. Tak složil píseň nazvanou "The Three Foot Rule", kde brání britskou tradici svých opatření ohrožených invazí centesimálního systému.

Převod Rankinovy ​​stupnice teplot

Od Rankine po Celsia, Fahrenheita a Kelvina

Na Celsia

= (- 491,67) = 5/9

Hodnota 491,67 se rovná 459,67 (Rankine absolutní nula) plus 32 ° F (teplota mrznutí vody). A 5/9 je přepočítací koeficient ze stupňů Celsia na stupně Rankine nebo Fahrenheita; protože v těchto teplotních stupních je 100 ° C ekvivalentní 180 ° R nebo ° F.

Na Fahrenheita

= - 459,67

Kelvinu

= ∙ 5/9

Od Celsia, Fahrenheita a Kelvina po Rankina.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

Hodnota 273.15 je absolutní nula na stupnici teploty Kelvina. A 9/5 je přepočítací faktor, protože 180 ° F nebo ° R se rovná 100 ° C.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Příklady porovnání různých teplot s různými stupnicemi

Absolutní nula

-Kelvin 0 (podle definice).

-273,15 ° C

-Fahrenheita -459,67 ° F.

-Rankine 0 ºR (podle definice).

Bod tuhnutí solanky

(Nulový bod stupnice Fahrenheita)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celsius: -17,78 ° C

-Fahrenheita: 0 ° F.

-Rankine: 459,67 ºR.

Bod tuhnutí vody

-Kelvin: 273,15 K.

-Celsius: 0 ° C.

-Fahrenheita: 32 ° F.

-Rankine: 459,67 ºR.

Trojitý bod vody

-Kelvin: 273,16 K.

-Celsius: 0,01 ° C

-Fahrenheita: 32 018 ° F.

-Rankine: 491 688 ºR.

Bod varu vody

-Kelvin: 373,1369 K.

- 99,9839 ° C

-Fahrenheita: 211,97102 ° F.

-Rankin: 671,64102 ° R.

Teplota lidského těla

-Kelvin: 310 K.

-Celsius: 37 ° C

-Fahrenheita: 98 ° F.

-Rankine: 558 ºR.

Reference

1. Wikipedia. (2019). Rankin vylezl. Obnoveno z: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (13. října 2010). Rankine. Obnoveno z: quimistorias.blogspot.com
3. University of Glasgow. (sf). Macquorn Rankine. Obnoveno z: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26. dubna 2018). Čtyři typy teplotních stupnic. Sciencing. Obnoveno z: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheita do Rankine. Metrické převody. Obnoveno z: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Teplotní stupnice a jejich vynálezci. Philatelia Chimica et physica, sv. 37, č. 2. Jaro.