O que é a escala Rankine? (Com exemplos de conversões) - Ciência - 2023

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o escala de rank É uma escala absoluta de temperatura termodinâmica em que todos os seus valores são positivos, já que se referem ao zero absoluto; a temperatura teórica mais baixa que um corpo pode atingir, mas que experimental e termodinamicamente é impossível de atingir.

Foi proposto em 1859 pelo engenheiro escocês William John MacQuorn Rankine (imagem inferior), onze anos depois de William Thomson (Lord Kelvin, 1848) publicar sua escala de temperatura absoluta em função de graus Celsius, ° C.

O zero absoluto na escala de Kelvin tem um valor de -273,15 ° C. O resto das temperaturas nesta escala são obtidas adicionando 273,15 ao valor das temperaturas em graus Celsius (ou mais conhecido como centígrados).

A escala Rankine está relacionada a graus Fahrenheit. Portanto, o valor zero absoluto para esta escala é expresso em graus Fahrenheit; isto é -459,67ºF. Assim, para obter as demais temperaturas, basta somar 459,67 ao valor das temperaturas (° R = ° F + 459,67).


Os diplomas de Rankine passaram a ser usados ​​em atividades de engenharia nos Estados Unidos e na Inglaterra. Porém, hoje seu uso está praticamente extinto.

Rankine e outras escalas de temperatura

Celsius

Andrés Celsius publicou sua escala em 1742, indicando a temperatura de ebulição da água como 0 ºC e sua temperatura de congelamento como 100 ºC. Já Jean-Pierre Christin (1743) e Carlos Linneo (1745), inverteram a escala de temperatura, como é conhecida hoje.

Fahrenheit

A escala Fahrenheit foi proposta por Daniel Gabriel Fahrenheit em 1724. A escala estabelece uma temperatura de 32ºF como o ponto de congelamento da água, e o ponto de ebulição da água 212ºF.

Fahrenheit observou que uma mistura de água, gelo e sal de amônio tinha uma temperatura de 0ºF; enquanto uma mistura de água e gelo, tinha uma temperatura de 32ºF.

Rankine

Os graus Rankine também são frequentemente expressos como unidades ° R ou simplesmente R. No entanto, para os graus Kelvin, eles são, na verdade, freqüentemente referidos apenas como Kelvin e são escritos K e não ° K.


Além disso, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia recomenda não usar o símbolo de grau ao usar a escala de temperatura Rankine nas publicações do NIST.

A transferência de calor por radiação, a mudança de entropia, a eficiência térmica do motor de calor de Carnot e o coeficiente de desempenho da bomba de calor exigem o uso da temperatura absoluta em graus Rankine ao trabalhar no Sistema de Engenharia Americano. .

Em alguns campos da engenharia nos Estados Unidos, eles medem a temperatura termodinâmica usando a escala de temperatura de Rankine; no entanto, em todo o mundo científico, a temperatura termodinâmica é medida usando a escala Kelvin.

Foi até mesmo apontado que a escala de temperatura Rankine é usada principalmente por causa de sua relação com a escala de temperatura Fahrenheit.

Zero absoluto

As escalas de temperatura Kelvin e Rankine começam no zero absoluto. Mas o que é zero furtivo?


O zero absoluto é a temperatura mais baixa que pode ser alcançada. Diz-se que a energia interna do sistema atinge seu nível mais baixo, faltando as partículas de movimento; todas as suas vibrações e movimentos seriam congelados.

De acordo com a terceira lei da termodinâmica, o zero absoluto é um limite inatingível.

A temperatura mais próxima do zero absoluto é 5 ∙ 10-10 K acima do zero absoluto, obtido em um laboratório do MIT em 2003, por meio do resfriamento de um gás em um campo magnético.

William John Macquorn Rankine

Quem foi William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Ele foi um dos pioneiros no estudo da termodinâmica. Ele desenvolveu uma teoria completa sobre a máquina a vapor e as máquinas térmicas, bem como sobre a energia térmica.

Nascido em Edimburgo, Rankine foi educado na Universidade daquela cidade. Ele trabalhou como engenheiro civil e publicou artigos sobre tópicos práticos de engenharia e, mais tarde, em física molecular, bem como em termodinâmica.

Em 1855, foi nomeado presidente da cadeira de Engenharia Civil e Mecânica da Universidade de Glasgow.

Ele escreveu mais de 150 artigos científicos e manuais, bem como livros para uso de seus alunos. Ele foi eleito membro da Royal Society em 1853 e foi o primeiro presidente da Scottish Institution of Engineers.

Além de sua imensa atividade científica e acadêmica, Rankine gostava muito de música, tanto como intérprete quanto como compositor. Assim, compôs uma canção intitulada "The Three Foot Rule", onde defende a tradição britânica de suas medidas ameaçadas pela invasão do sistema centesimal.

Conversão de temperaturas da escala Rankine

De Rankine a Celsius, Fahrenheit e Kelvin

Para Celsius

[º C] = ([ºR] - 491,67) ∙ 5/9

O valor 491,67 é igual a 459,67 (zero absoluto Rankine) mais 32ºF (temperatura de congelamento da água). E 5/9 é um fator de conversão de graus Celsius para graus Rankine ou Fahrenheit; já que, nessas escalas de temperatura, 100 ºC é equivalente a 180 ° R ou ºF.

Para Fahrenheit

[ºF] = [° R] - 459,67

Para Kelvin

[K] = [ºR] ∙ 5/9

De Celsius, Fahrenheit e Kelvin a Rankine.

- [ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9/5

O valor 273,15 é zero absoluto na escala de temperatura Kelvin. E 9/5 é um fator de conversão, visto que 180ºF ou ºR é igual a 100ºC.

- [ºR] = [ºF] + 459,67

- [ºR] = [K] ∙ 9/5

Exemplos de comparação de várias temperaturas com diferentes escalas

Zero absoluto

-Kelvin 0 (por definição).

-Celsius -273,15 ° C.

-Fahrenheit -459,67ºF.

-Rankine 0 ºR (por definição).

Ponto de congelamento de salmoura

(Ponto zero da escala Fahrenheit)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celsius: -17,78 ° C

-Fahrenheit: 0º F.

-Rankine: 459,67 ºR.

Ponto de congelamento da água

-Kelvin: 273,15 K.

-Celsius: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankine: 459,67 ºR.

Ponto triplo de água

-Kelvin: 273,16 K.

-Celsius: 0,01 ° C.

-Fahrenheit: 32,018ºF.

-Rankine: 491.688 ºR.

Ponto de ebulição da água

-Kelvin: 373,1339 K.

-Celsius: 99,9839 ° C.

-Fahrenheit: 211,97102 ° F.

-Rankine: 671,64102 ° R.

Temperatura do corpo humano

-Kelvin: 310 K.

-Celsius: 37 ° C.

-Fahrenheit: 98º F.

-Rankine: 558 ºR.

Referências

  1. Wikipedia. (2019). Rankin escalou. Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. Maria del Rosario. (13 de outubro de 2010). Rankine. Recuperado de: quimistorias.blogspot.com
  3. University of Glasgow. (s.f.). Macquorn Rankine. Recuperado de: universitystory.gla.ac.uk
  4. Zamboni, Jon. (26 de abril de 2018). Os quatro tipos de escalas de temperatura. Ciência. Recuperado de: sciencing.com
  5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit para Rankine. Conversões métricas. Recuperado de: metric-conversions.org
  6. Hillger D., Toth G. (2016). Escalas de temperatura e seus inventores. Philatelia Chimica et physica, vol 37, No 2. Spring.