Rankine
Abkürzung/Symbol:
ºR
Weltweite Verwendung:
Rankine ist eine Maßeinheit, die zur Quantifizierung von Temperaturen verwendet wird. Obwohl sie nicht so weit verbreitet ist wie andere Temperaturskalen wie Celsius oder Fahrenheit, findet sie dennoch Anwendung in bestimmten Bereichen und Regionen auf der ganzen Welt. Die Rankine-Skala wird hauptsächlich in der Ingenieurwissenschaft und Thermodynamik verwendet, insbesondere in den Vereinigten Staaten.
Im Bereich des Ingenieurwesens wird Rankine oft bei der Analyse und Gestaltung von Kraftwerken, Kühlsystemen und anderen industriellen Prozessen verwendet. Es ist besonders nützlich in diesen Anwendungen, da es Temperatur direkt mit Energie in Beziehung setzt und Berechnungen und Umrechnungen einfacher macht. Darüber hinaus wird die Rankine-Skala häufig in der Erforschung von Verbrennungsprozessen und Gasdynamik verwendet.
Außerhalb der Vereinigten Staaten ist die Verwendung von Rankine weniger verbreitet. Die meisten Länder, insbesondere diejenigen, die das metrische System übernommen haben, neigen dazu, Celsius oder Kelvin als ihre primären Temperaturskalen zu verwenden. Es ist jedoch erwähnenswert, dass einige Länder, wie zum Beispiel das Vereinigte Königreich, die Rankine-Skala in bestimmten spezialisierten Bereichen wie Luftfahrt und Raumfahrttechnik noch verwenden.
Definition:
Der Rankine ist eine Einheit für die Temperatur in der absoluten Temperaturskala, die häufig in der Ingenieurwissenschaft und Thermodynamik verwendet wird. Die Rankine-Skala basiert auf der Fahrenheit-Skala, wobei null Rankine dem absoluten Nullpunkt entspricht, dem Punkt, an dem alle molekulare Bewegung aufhört.
Die Rankine-Skala wird oft in Verbindung mit der Kelvin-Skala verwendet, die die primäre Einheit für Temperatur im Internationalen Einheitensystem (SI) ist. Die Rankine-Skala wird durch die Gleichung Rankine = Fahrenheit + 459,67 definiert. Das bedeutet, dass die Größe eines Grades Rankine der Größe eines Grades Fahrenheit entspricht. Im Gegensatz zur Fahrenheit-Skala, die ihren Nullpunkt bei einem willkürlichen Wert hat, hat die Rankine-Skala ihren Nullpunkt bei absolutem Nullpunkt, was sie zu einer absoluten Temperaturskala macht.
Ursprung:
Die Rankine-Skala ist eine Temperaturskala, die nach dem schottischen Ingenieur und Physiker William John Macquorn Rankine benannt ist. Geboren im Jahr 1820, leistete Rankine bedeutende Beiträge auf dem Gebiet der Thermodynamik und des Ingenieurwesens. Er ist am besten für seine Arbeit zur Theorie von Wärmekraftmaschinen und zur Entwicklung des Rankine-Zyklus bekannt, der weit verbreitet in Kraftwerken eingesetzt wird.
Gemeinsame Referenzen:
Absoluter Nullpunkt, 0ºR
Schmelzpunkt von Eis, 491,67ºR
Warmer Sommertag in einem gemäßigten Klima, 531ºR
Normale Körpertemperatur, 558,27ºR
Siedepunkt von Wasser bei 1 Atmosphäre, 671,67ºR
Nutzungskontext:
Die Rankine-Skala wird hauptsächlich im Bereich der Thermodynamik verwendet, insbesondere bei der Analyse von Wärmekraftmaschinen und Kreisprozessen. Sie wird oft in Verbindung mit der Kelvin-Skala verwendet, die die Standard-Einheit für Temperatur in der wissenschaftlichen Gemeinschaft ist. Die Rankine-Skala ist besonders nützlich in ingenieurtechnischen Anwendungen, in denen Temperaturunterschiede und Energieübertragungen wichtig sind, wie zum Beispiel bei der Konstruktion und Analyse von Dampfkraftwerken, Kältesystemen und Gasturbinen.
Zusätzlich zu seiner Verwendung in der Thermodynamik wird die Rankine-Skala gelegentlich auch in einigen spezialisierten Bereichen wie der Luft- und Raumfahrttechnik und der Materialwissenschaft verwendet. In diesen Zusammenhängen kann die Rankine-Skala zur Messung von extremen Temperaturen oder Temperaturgradienten verwendet werden, bei denen die Fahrenheit- oder Celsius-Skalen möglicherweise nicht ausreichende Genauigkeit oder Reichweite bieten. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Rankine-Skala im täglichen Leben oder in den meisten wissenschaftlichen Disziplinen außerhalb der Thermodynamik nicht üblich ist.
Was passiert bei absolutem Nullpunkt (0K)?:
Bei absolutem Nullpunkt, auch bekannt als 0 Kelvin (0K) oder -273,15 Grad Celsius, ist die Temperatur an ihrem niedrigsten Punkt. Bei dieser extremen Temperatur erreicht die kinetische Energie von Atomen und Molekülen ihr Minimum, was dazu führt, dass sie vollständig zum Stillstand kommen. Als Folge davon hört jegliche molekulare Bewegung auf und die Materie wird so ruhig wie möglich.
Bei dieser Temperatur treten mehrere faszinierende Phänomene auf. Eines der bemerkenswertesten ist das vollständige Fehlen von Wärmeenergie. Da keine molekulare Bewegung stattfindet, findet auch kein Wärmeaustausch zwischen Objekten statt. Dieses Fehlen von Wärmeenergie hat bedeutende Auswirkungen auf verschiedene physikalische Eigenschaften. Zum Beispiel werden Materialien extrem spröde und ihr elektrischer Widerstand sinkt auf null. Darüber hinaus kondensieren Gase zu Flüssigkeiten und Flüssigkeiten gefrieren zu Feststoffen, da die fehlende molekulare Bewegung sie daran hindert, ihren flüssigen Zustand beizubehalten.
Wissenschaftler waren in der Praxis noch nie in der Lage, den absoluten Nullpunkt zu erreichen, da es sich um ein idealisiertes Konzept handelt. Durch das Abkühlen von Substanzen auf extrem niedrige Temperaturen konnten sie jedoch die Auswirkungen der Annäherung an den absoluten Nullpunkt beobachten und untersuchen. Diese Experimente haben wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten von Materie geliefert und zur Entwicklung von Technologien wie Supraleitern und Bose-Einstein-Kondensaten geführt.
Warum kann man nicht unter 0ºR gehen?:
Der Rankine (ºR) ist eine Einheit zur Temperaturmessung im Imperialen System, die hauptsächlich in der Ingenieurwissenschaft und Thermodynamik verwendet wird. Sie ist eng mit der Kelvin (K) Skala im metrischen System verwandt und hat die gleiche Größe für die Temperaturstufen. Wie die Kelvin Skala beginnt die Rankine Skala bei absolutem Nullpunkt (0 ºR), verwendet jedoch die Fahrenheit Temperaturstufen.
Der Grund, warum Sie auf der Rankine-Skala nicht unter 0 ºR gehen können, liegt darin, dass es den absoluten Nullpunkt repräsentiert, die niedrigstmögliche Temperatur im Universum. Der absolute Nullpunkt wird definiert als der Punkt, an dem alle molekulare Bewegung aufhört und keine weitere Abnahme der Temperatur möglich ist. Bei dieser Temperatur hätten alle Substanzen keine thermische Energie und wären in einem Zustand vollständiger Ruhe.
Der Versuch, unter 0 ºR zu gehen, würde bedeuten, unter den absoluten Nullpunkt zu gehen, was physikalisch nicht möglich ist. Es würde gegen die Gesetze der Thermodynamik verstoßen und unserem Verständnis vom Verhalten der Materie widersprechen. Daher hat die Rankine-Skala, wie die Kelvin-Skala, ihre untere Grenze bei absolutem Nullpunkt festgelegt, um sicherzustellen, dass keine Temperaturen unter diesem Punkt gemessen oder ausgedrückt werden können.