ما هو مقياس الرتبة؟ (مع أمثلة على التحويلات) - كيمياء - 2025

على نطاق ورانكين هو المقياس المطلق لدرجة الحرارة الحرارية فيها جميع قيمها إيجابية، لأنها ويشار إلى الصفر المطلق. أدنى درجة حرارة نظرية يمكن أن يصل إليها الجسم ، ولكن من المستحيل تحقيقها من الناحية التجريبية والديناميكية الحرارية.

تم اقتراحه في عام 1859 من قبل المهندس الاسكتلندي ويليام جون ماكوورن رانكين (الصورة السفلية) ، بعد أحد عشر عامًا من نشر ويليام طومسون (اللورد كلفن ، 1848) مقياس درجة الحرارة المطلقة كدالة للدرجات المئوية ، درجة مئوية.

وليام جون ماكوورن رانكين. المصدر: وليام رانكين

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

مقياس رانكين مرتبط بالدرجات فهرنهايت. لذلك ، يتم التعبير عن القيمة الصفرية المطلقة لهذا المقياس بالدرجات فهرنهايت ؛ هذا هو -459.67 درجة فهرنهايت. 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 ، فإن استخدامه اليوم قد انقرض عمليا.

رانكين ومقاييس درجات الحرارة الأخرى

درجة مئوية

نشر Andrés Celsius مقياسه في عام 1742 ، مشيرًا إلى درجة حرارة غليان الماء عند صفر درجة مئوية ودرجة حرارة التجمد 100 درجة مئوية. لكن جان بيير كريستين (1743) وكارلوس لينيو (1745) ، وضعا مقياس درجة الحرارة في الاتجاه المعاكس ، كما هو معروف اليوم.

فهرنهايت

تم اقتراح مقياس فهرنهايت بواسطة Daniel Gabriel Fahrenheit في عام 1724. يحدد المقياس درجة حرارة 32 درجة فهرنهايت كنقطة تجمد للماء ، ونقطة غليان الماء 212 درجة فهرنهايت.

لاحظ فهرنهايت أن خليط الماء والثلج وملح الأمونيوم كانت درجة حرارته 0 درجة فهرنهايت ؛ بينما خليط من الماء والثلج ، كانت درجة حرارته 32 درجة فهرنهايت.

رانكين

غالبًا ما يتم التعبير عن درجات رانكين أيضًا بوحدات ° R أو ببساطة R. ومع ذلك ، بالنسبة إلى درجات كلفن ، غالبًا ما يشار إليها في الواقع باسم كلفن فقط ، ويتم كتابتها K وليس ° K.

حتى المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا يوصي بعدم استخدام رمز الدرجة عند استخدام مقياس درجة حرارة رانكين في منشورات NIST.

يتطلب نقل الحرارة بالإشعاع وتغيير الانتروبيا والكفاءة الحرارية لمحرك كارنو الحراري ومعامل أداء المضخة الحرارية استخدام درجة حرارة مطلقة بدرجات رانكين عند العمل على النظام الهندسي الأمريكي..

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

لقد تمت الإشارة إلى أن مقياس درجة حرارة رانكين يستخدم بشكل أساسي بسبب علاقته بمقياس درجة حرارة فهرنهايت.

الصفر المطلق

يبدأ مقياسا درجة حرارة كلفن ورانكين من الصفر المطلق. ولكن ما هو متستر الصفر؟

الصفر المطلق هو أدنى درجة حرارة يمكن الوصول إليها. يقال إن الطاقة الداخلية للنظام تصل إلى أدنى مستوى لها ، والجسيمات تفتقر إلى الحركة ؛ ستتجمد كل اهتزازاته وحركاته.

وفقًا للقانون الثالث للديناميكا الحرارية ، يعد الصفر المطلق حدًا بعيد المنال.

أقرب درجة حرارة للصفر المطلق هي 5 × ^10-10 كلفن فوق الصفر المطلق ، تم الحصول عليها في مختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2003 ، عن طريق تبريد غاز في مجال مغناطيسي.

وليام جون ماكوورن رانكين

من هو ويليام جون ماكوورن رانكين (1820-1872)؟ كان من الرواد في دراسة الديناميكا الحرارية. طور نظرية كاملة حول المحرك البخاري والمحركات الحرارية ، وكذلك حول الطاقة الحرارية.

وُلد رانكين في إدنبرة ، وتلقى تعليمه في جامعة تلك المدينة. عمل كمهندس مدني ونشر مقالات حول موضوعات هندسية عملية ، ولاحقًا عن الفيزياء الجزيئية ، وكذلك عن الديناميكا الحرارية.

في عام 1855 تم تعيينه رئيسًا لكرسي الهندسة المدنية والميكانيكية في جامعة جلاسكو.

كتب أكثر من 150 مقالًا ودليلًا علميًا ، بالإضافة إلى كتب لاستخدام طلابه. انتخب عضوا في الجمعية الملكية عام 1853 وكان أول رئيس لمؤسسة المهندسين الاسكتلندية.

بالإضافة إلى نشاطه العلمي والأكاديمي الهائل ، كان رانكين مغرمًا جدًا بالموسيقى ، سواء كعازف أو ملحن. وهكذا ، قام بتأليف أغنية بعنوان "The Three Foot Rule" ، حيث يدافع عن التقليد البريطاني بإجراءاته المهددة بغزو النظام المئوي.

تحويل درجات حرارة مقياس رانكين

من رانكين إلى مئوية وفهرنهايت وكلفن

إلى درجة مئوية

= (- 491.67) ∙ 5/9

القيمة 491.67 تساوي 459.67 (صفر رانكين المطلق) زائد 32 درجة فهرنهايت (درجة حرارة الماء المتجمدة). و 5/9 هو عامل تحويل من درجات مئوية إلى درجات رانكين أو فهرنهايت ؛ لأنه في مقاييس درجة الحرارة هذه ، 100 درجة مئوية تعادل 180 درجة ر أو º فهرنهايت.

إلى فهرنهايت

= - 459.67

إلى كلفن

= ∙ 5/9

من مئوية وفهرنهايت وكلفن إلى رانكين.

- = (+ 273.15) ∙ 9/5

القيمة 273.15 هي الصفر المطلق على مقياس درجة حرارة كلفن. و 9/5 عامل تحويل ، لأن 180 درجة فهرنهايت أو R يساوي 100 درجة مئوية.

- = + 459.67

- = ∙ 9/5

أمثلة لمقارنة درجات الحرارة المختلفة بمقاييس مختلفة

الصفر المطلق

-Kelvin 0 (بالتعريف).

-مئوية -273.15 درجة مئوية.

فهرنهايت -459.67 درجة فهرنهايت.

-Rankine 0 ºR (حسب التعريف).

نقطة تجمد المحلول الملحي

(نقطة الصفر لمقياس فهرنهايت)

- كلفن: 255.37 ك.

- مئوية: -17.78 درجة مئوية.

فهرنهايت: 0 درجة فهرنهايت.

-المرتبة: 459.67 ºR.

نقطة تجمد الماء

- كلفن: 273.15 ك.

-مئوية: 0 درجة مئوية.

فهرنهايت: 32 فهرنهايت.

-المرتبة: 459.67 ºR.

نقطة مياه ثلاثية

- كلفن: 273.16 ك.

-مئوية: 0.01 درجة مئوية.

فهرنهايت: 32.018 درجة فهرنهايت.

-المرتبة: 491.688 ºR.

نقطة غليان الماء

- كلفن: 373.1339 ك.

- درجة مئوية: 99.9839 درجة مئوية.

- فهرنهايت: 211.97102 درجة فهرنهايت.

- الرتبة: 671.64102 درجة ر.

درجة حرارة جسم الإنسان

- كلفن: 310 ك.

- مئوية: 37 درجة مئوية.

- فهرنهايت: 98 درجة فهرنهايت.

-المرتبة: 558 ºR.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2019). صعد رانكين. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. ماريا ديل روزاريو. (13 أكتوبر 2010). رانكين. تم الاسترجاع من: quimistorias.blogspot.com
3. جامعة جلاسكو. (سادس). ماكوورن رانكين. تم الاسترجاع من: universitystory.gla.ac.uk
4. زامبوني ، جون. (26 أبريل 2018). الأنواع الأربعة لمقاييس درجة الحرارة. علم. تم الاسترجاع من: sciencing.com
5. وايت هات ليمتد (2018). فهرنهايت إلى رانكين. تحويلات متري. تم الاسترجاع من: metric-conversions.org
6. هيلجر د ، توث ج. (2016). موازين درجة الحرارة ومخترعيها. Philatelia Chimica et physica ، المجلد 37 ، العدد 2. الربيع.