ما هو مقياس رانكين؟ (مع أمثلة التحويل)

ال مقياس رانكين إنه مقياس مطلق لدرجة الحرارة الديناميكية حيث تكون جميع قيمه موجبة ، حيث يُشار إليها بالصفر المطلق ؛ أدنى درجة حرارة نظرية يمكن أن يصل إليها الجسم ، لكن من المستحيل تحقيق ذلك من الناحية التجريبية والديناميكية الحرارية.

تم اقتراحه في عام 1859 من قبل المهندس الاسكتلندي وليام جون ماك كورن رانكين (الصورة السفلية) ، بعد أحد عشر عامًا من نشر ويليام طومسون (اللورد كلفن ، 1848) مقياس درجات الحرارة المطلقة الخاص به على أساس درجة مئوية ، درجة مئوية.

قيمة الصفر المطلق على مقياس كلفن تبلغ -273.15 درجة مئوية. يتم الحصول على بقية درجات الحرارة بهذا المقياس بإضافة 273.15 إلى قيمة درجات الحرارة بالدرجات المئوية (أو المعروفة باسم درجة مئوية).

يرتبط مقياس رانكين بدرجات فهرنهايت. لذلك ، يتم التعبير عن قيمة الصفر المطلقة لهذا المقياس بالدرجات فهرنهايت. هذا هو -459.67 ºF. وبالتالي ، للحصول على درجات الحرارة الأخرى ، يكفي إضافة 459.67 إلى قيمة درجات الحرارة (° R = ° F + 459.67).

تم استخدام درجات رانكين في الأنشطة الهندسية في الولايات المتحدة وإنجلترا. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر قد اختفى استخدامه عمليا.

مؤشر

• 1 رانكين ومقاييس درجة الحرارة الأخرى
  • 1.1 درجة مئوية
  • 1.2 فهرنهايت
  • 1.3 رانكين
  • 1.4 الصفر المطلق
• 2 وليام جون ماكوورن رانكين
• 3 تحويل درجات حرارة مقياس رانكين
  • 3.1 من رانكين إلى درجة مئوية ، فهرنهايت وكلفن
  • 3.2 درجة مئوية ، فهرنهايت وكلفن إلى رانكين.  
• 4 أمثلة لمقارنة درجات الحرارة المتعددة بمقاييس مختلفة
  • 4.1 الصفر المطلق
  • 4.2 محلول ملحي نقطة التجمد
  • 4.3 نقطة تجميد الماء
  • 4.4 نقطة ثلاثية من الماء
  • 4.5 نقطة غليان الماء
  • 4.6 درجة حرارة جسم الإنسان
• 5 المراجع

رانكين ومقاييس درجة الحرارة الأخرى

مئوية

نشر Andrés Celsius مقياسه عام 1742 ، مشيرًا إلى درجة حرارة غليان الماء عند صفر درجة مئوية ودرجة حرارة التجمد التي تصل إلى 100 درجة مئوية. لكن جان بيير كريستين (1743) وكارلوس لينيوس (1745) ، وضع مقياس درجة الحرارة في شكل معكوس ، كما هو معروف حاليا.

فهرنهايت

اقترح دانييل غابرييل فهرنهايت مقياس فهرنهايت عام 1724. يحدد المقياس درجة حرارة 32 درجة فهرنهايت كنقطة تجمد للمياه ، ودرجة حرارة غليان الماء 212 درجة فهرنهايت..

وأشار فهرنهايت إلى أن درجة حرارة 0 درجة فهرنهايت تمتاز بخليط من الماء والجليد وملح الأمونيوم ؛ في حين أن خليطًا من الماء والجليد ، كانت درجة حرارةه 32 درجة فهرنهايت.

رانكين

عادة ما يتم التعبير عن درجات رانكين على أنها ° R أو ببساطة كوحدات R. ومع ذلك ، بالنسبة لدرجات Kelvin ، في الواقع يشار إليها عادةً باسم Kelvin ، وتتم كتابة K وليس ° K.

بالإضافة إلى ذلك ، يوصي المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا بعدم استخدام رمز الدرجة عند استخدام مقياس درجة الحرارة Rankine في منشورات NIST..

يتطلب نقل الحرارة بالإشعاع ، وتغير الانتروبيا ، والكفاءة الحرارية للمحرك الحراري كارنو ، ومعامل أداء مضخة الحرارة ، استخدام درجة الحرارة المطلقة في درجات رانكين عند العمل في النظام الهندسي الأمريكي.

في بعض المجالات الهندسية في الولايات المتحدة ، يقومون بقياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية باستخدام مقياس درجة حرارة رانكين. ومع ذلك ، يتم قياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية في جميع أنحاء العالم العلمي باستخدام مقياس كلفن.

شامل ، تم الإشارة إلى أن مقياس درجة حرارة رانكين يستخدم بشكل أساسي بسبب علاقته بمقياس درجة حرارة فهرنهايت.

الصفر المطلق

درجات حرارة كيلفن ورانكين لها الصفر المطلق كنقطة انطلاق. ولكن ما هو الصفر غير تافه?

الصفر المطلق هو أدنى درجة حرارة يمكن الوصول إليها. يقال أن الطاقة الداخلية للنظام تصل إلى أدنى مستوى لها ، وتفتقر إلى جزيئات الحركة ؛ سيتم تجميد جميع الاهتزازات والنزوح.

وفقا للقانون الثالث للديناميكا الحرارية ، الصفر المطلق هو الحد لا يمكن بلوغه.

درجة الحرارة الأقرب إلى الصفر المطلق هي 5 ∙ 10^-10 K أعلى من الصفر المطلق ، تم الحصول عليها في مختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2003 ، عن طريق تبريد الغاز في مجال مغناطيسي.

وليام جون ماكوورن رانكين

من كان ويليام جون ماكوورن رانكين (1820-1872)؟ كان واحداً من رواد دراسة الديناميكا الحرارية. طور نظرية كاملة حول محرك البخار والمحركات الحرارية ، وكذلك الطاقة الحرارية.

ولد رانكين في أدنبرة ، وتلقى تعليمه في جامعة تلك المدينة. عمل كمهندس مدني ونشر مقالات حول مواضيع الهندسة العملية ، ثم في الفيزياء الجزيئية ، وكذلك في الديناميكا الحرارية.

في عام 1855 تم تعيينه رئيسًا للهندسة المدنية والميكانيكية بجامعة غلاسكو.

كتب أكثر من 150 مقالة وكتيب علمي ، بالإضافة إلى كتب لاستخدام طلابه. انتخب عضوا في الجمعية الملكية في عام 1853 وكان أول رئيس لمعهد المهندسين في اسكتلندا.

بالإضافة إلى نشاطه العلمي والأكاديمي الهائل ، كان رانكين مولعًا جدًا بالموسيقى ، سواء كان مؤدًا أو مؤلفًا. وهكذا ، ألّف أغنية بعنوان "قاعدة القدم الثلاثة" ، حيث دافع عن التقليد البريطاني لإجراءاته التي هددها غزو النظام المئوي..

تحويل درجات حرارة مقياس رانكين

من رانكين إلى مئوية ، فهرنهايت وكلفن

درجة مئوية

[º C] = ([ºR] - 491.67) ∙ 5/9

القيمة 491.67 تساوي 459.67 (صفر مطلق من رانكين) زائد 32 درجة فهرنهايت (درجة حرارة الماء المتجمدة). و 5/9 عامل تحويل درجة مئوية إلى رانكين أو فهرنهايت. بما أنه عند مقاييس درجة الحرارة هذه ، تساوي 100 درجة مئوية 180 درجة مئوية أو درجة فهرنهايت.

فهرنهايت

[ºF] = [° R] - 459.67

إلى كيلفن

[K] = [ºR] ∙ 5/9

من مئوية ، فهرنهايت وكلفن إلى رانكين.  

-[]R] = ([ºC] + 273،15) ∙ 9/5

القيمة 273.15 هي الصفر المطلق في مقياس درجة حرارة كلفن. و 9/5 عامل تحويل ، حيث أن 180 درجة فهرنهايت أو ºR تساوي 100 درجة مئوية.

-[]R] = [ºF] + 459.67

-[]R] = [K] ∙ 9/5

أمثلة لمقارنة درجات الحرارة المتعددة بمقاييس مختلفة

الصفر المطلق

-كلفن 0 (بحكم التعريف).

-مئوية -273.15 درجة مئوية.

-فهرنهايت -459.67 ºF.

-رانكين 0 ºR (بحكم التعريف).

نقطة التجمد لمحلول ملحي

(نقطة الصفر من مقياس فهرنهايت)

-كيلفن: 255.37 ك.

-مئوية: -17.78 درجة مئوية.

-فهرنهايت: 0 درجة فهرنهايت.

-رانكين: 459.67 ºR.

نقطة تجمد الماء

-كيلفن: 273.15 ك.

-مئوية: 0 درجة مئوية.

-فهرنهايت: 32 درجة فهرنهايت.

-رانكين: 459.67 ºR.

نقطة ثلاثية من الماء

-كيلفن: 273.16 ك.

-مئوية: 0.01 درجة مئوية.

-فهرنهايت: 32،018 فهرنهايت.

-رانكين: 491،688 ºR.

نقطة غليان الماء

-كلفن: 371339 ك.

-مئوية: 99.9839 درجة مئوية.

-فهرنهايت: 211.97102 ºF.

-رانكين: 671.64102 ºR.

درجة حرارة الجسم البشري

-كيلفن: 310 ك.

-مئوية: 37 درجة مئوية.

-فهرنهايت: 98 درجة فهرنهايت.

-رانكين: 558 ºR.

مراجع

1. ويكيبيديا. (2019). تسلق رانكين. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. ماريا ديل روساريو (13 أكتوبر 2010). رانكين. تعافى من: quimistorias.blogspot.com
3. جامعة غلاسكو. (بدون تاريخ). ماكوورن رانكين. تم الاسترجاع من: universitystory.gla.ac.uk
4. زامبوني ، جون. (26 أبريل 2018). الأنواع الأربعة لمقاييس درجة الحرارة. Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). فهرنهايت إلى رانكين. التحويلات المترية. تم الاسترجاع من: metric-conversions.org
6. Hillger D.، Toth G. (2016). مقاييس درجة الحرارة والمخترعين. Philatelia Chimica et physica ، المجلد 37 ، العدد 2. الربيع.