WAT IS DE RANKINESCHAAL? (MET VOORBEELDEN VAN CONVERSIES) - CHEMIE - 2026

De rankineschaal is een absolute schaal van thermodynamische temperatuur waarin al zijn waarden positief zijn, aangezien ze verwijzen naar het absolute nulpunt; de laagste theoretische temperatuur die een lichaam kan bereiken, maar die experimenteel en thermodynamisch onmogelijk is te bereiken.

Het werd in 1859 voorgesteld door de Schotse ingenieur William John MacQuorn Rankine (onderste afbeelding), elf jaar nadat William Thomson (Lord Kelvin, 1848) zijn absolute temperatuurschaal publiceerde als een functie van graden Celsius, ° C.

William John MacQuorn Rankine. Bron: William Rankine

Het absolute nulpunt op de Kelvinschaal heeft een waarde van -273,15 ° C. De rest van de temperaturen op deze schaal worden verkregen door 273,15 toe te voegen aan de waarde van de temperaturen in graden Celsius (of beter bekend als Celsius).

De Rankine-schaal is gerelateerd aan graden Fahrenheit. Daarom wordt de absolute nulwaarde voor deze schaal uitgedrukt in graden Fahrenheit; dit is -459,67 ºF. Om de andere temperaturen te verkrijgen, is het dus voldoende om 459,67 toe te voegen aan de waarde van de temperaturen (° R = ° F + 459,67).

Rankine-graden werden gebruikt bij technische activiteiten in de Verenigde Staten en Engeland. Tegenwoordig is het gebruik ervan echter praktisch uitgestorven.

Rankine en andere temperatuurschalen

Celsius

Andrés Celsius publiceerde zijn schaal in 1742, die de kooktemperatuur van water aangeeft als 0 ºC en de vriestemperatuur als 100 ºC. Maar Jean-Pierre Christin (1743) en Carlos Linneo (1745) plaatsten de temperatuurschaal in omgekeerde volgorde, zoals die tegenwoordig bekend is.

Fahrenheit

De Fahrenheit-schaal werd in 1724 voorgesteld door Daniel Gabriel Fahrenheit. De schaal stelt een temperatuur van 32 ºF vast als het vriespunt van water en het kookpunt van water van 212 ºF.

Fahrenheit merkte op dat een mengsel van water, ijs en een ammoniumzout een temperatuur had van 0 ºF; terwijl het een mengsel van water en ijs was, had het een temperatuur van 32ºF.

Rankine

Rankine-graden worden ook vaak uitgedrukt als ° R of gewoon R-eenheden. Voor Kelvin-graden worden ze in feite echter vaak alleen Kelvin genoemd en worden ze geschreven als K en niet als ° K.

Zelfs het National Institute of Standards and Technology raadt het gebruik van het graden-symbool aan bij het gebruik van de Rankine-temperatuurschaal in NIST-publicaties.

Stralingswarmteoverdracht, entropieverandering, thermische efficiëntie van Carnot-warmtemotor en prestatiecoëfficiënt van de warmtepomp vereisen het gebruik van absolute temperatuur in Rankine-graden bij het werken aan het American Engineering System. .

In sommige technische velden in de Verenigde Staten meten ze de thermodynamische temperatuur met behulp van de Rankine-temperatuurschaal; in de hele wetenschappelijke wereld wordt de thermodynamische temperatuur echter gemeten met de Kelvin-schaal.

Er is zelfs op gewezen dat de Rankine-temperatuurschaal voornamelijk wordt gebruikt vanwege zijn relatie met de Fahrenheit-temperatuurschaal.

Absolute nulpunt

De temperatuurschalen van Kelvin en Rankine beginnen bij het absolute nulpunt. Maar wat is stiekeme nul?

Het absolute nulpunt is de laagste temperatuur die mogelijk kan worden bereikt. Er wordt gezegd dat de interne energie van het systeem het laagste niveau bereikt, zonder de bewegingsdeeltjes; al zijn trillingen en bewegingen zouden worden bevroren.

Volgens de derde wet van de thermodynamica is het absolute nulpunt een onbereikbare limiet.

De temperatuur die het dichtst bij het absolute nulpunt ligt, is 5 ∙ ^10-10 K boven het absolute nulpunt, verkregen in een MIT-laboratorium in 2003, door een gas in een magnetisch veld te koelen.

William John Macquorn Rankine

Wie was William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Hij was een van de pioniers in de studie van thermodynamica. Hij ontwikkelde een complete theorie over de stoommachine en warmtemotoren, evenals over thermische energie.

Rankine werd geboren in Edinburgh en studeerde aan de universiteit van die stad. Hij werkte als burgerlijk ingenieur en publiceerde artikelen over praktische technische onderwerpen, en later over moleculaire fysica, evenals over thermodynamica.

In 1855 werd hij benoemd tot voorzitter van de leerstoel Civiele Techniek en Werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Glasgow.

Hij schreef meer dan 150 wetenschappelijke artikelen en handleidingen, en ook boeken voor zijn studenten. Hij werd in 1853 tot lid van de Royal Society gekozen en was de eerste president van de Scottish Institution of Engineers.

Naast zijn immense wetenschappelijke en academische activiteit, was Rankine erg gesteld op muziek, zowel als uitvoerend musicus als als componist. Zo componeerde hij een lied genaamd "The Three Foot Rule", waarin hij de Britse traditie verdedigt van zijn maatregelen die bedreigd worden door de invasie van het centesimale systeem.

Omrekening van Rankine-schaaltemperaturen

Van Rankine tot Celsius, Fahrenheit en Kelvin

Tot Celsius

= (- 491,67) ∙ 5/9

De waarde 491,67 is gelijk aan 459,67 (Rankine absoluut nulpunt) plus 32ºF (vriestemperatuur van water). En 5/9 is een conversiefactor van graden Celsius naar graden Rankine of Fahrenheit; aangezien, in deze temperatuurschalen, 100 ºC gelijk is aan 180 ° R of ºF.

Op Fahrenheit

= - 459,67

Voor Kelvin

= ∙ 5/9

Van Celsius, Fahrenheit en Kelvin tot Rankine.

- = (+ 273,15) ∙ 9/5

De waarde 273,15 is het absolute nulpunt op de temperatuurschaal van Kelvin. En 9/5 is een conversiefactor, aangezien 180ºF of ºR gelijk is aan 100ºC.

- = + 459,67

- = ∙ 9/5

Voorbeelden van vergelijking van verschillende temperaturen met verschillende schalen

Absolute nulpunt

-Kelvin 0 (per definitie).

-Celsius -273,15 ° C.

-Fahrenheit -459,67ºF.

-Rankine 0 ºR (per definitie).

Vriespunt pekel

(Nulpunt van de Fahrenheit-schaal)

-Kelvin: 255,37 K.

-Celsius: -17,78 ° C.

-Fahrenheit: 0º F.

-Rankine: 459,67 ºR.

Vriespunt van water

-Kelvin: 273,15 K.

-Celsius: 0 ºC.

-Fahrenheit: 32ºF.

-Rankine: 459,67 ºR.

Tripelpunt van water

-Kelvin: 273,16 K.

-Celsius: 0,01 ° C.

-Fahrenheit: 32.018ºF.

-Rankine: 491.688 ºR.

Kookpunt van water

-Kelvin: 373.1339 K.

-Celsius: 99,9839 ° C.

-Fahrenheit: 211,97102 ° F.

-Rankine: 671,64102 ° R.

Menselijke lichaamstemperatuur

-Kelvin: 310 K.

-Celsius: 37 ° C.

-Fahrenheit: 98º F.

-Rankine: 558 ºR.

Referenties

1. Wikipedia. (2019). Rankin klom. Hersteld van: en.wikipedia.org
2. Maria del Rosario. (13 oktober 2010). Rankine. Hersteld van: quimistorias.blogspot.com
3. Universiteit van Glasgow. (sf). Macquorn Rankine. Hersteld van: universitystory.gla.ac.uk
4. Zamboni, Jon. (26 april 2018). De vier soorten temperatuurschalen. Wetenschappelijk. Hersteld van: sciencing.com
5. Wight Hat Ltd. (2018). Fahrenheit naar Rankine. Metrische conversies. Hersteld van: metric-conversions.org
6. Hillger D., Toth G. (2016). Temperatuurschalen en hun uitvinders. Philatelia Chimica et physica, deel 37, nr. 2. Lente.