Rankine
Abréviation / Symbole:
ºR
Utilisation mondiale:
Rankine est une unité de mesure utilisée pour quantifier la température. Bien qu'elle ne soit pas aussi largement utilisée que d'autres échelles de température telles que Celsius ou Fahrenheit, elle trouve encore certaines applications dans certains domaines et régions du monde. L'échelle Rankine est principalement utilisée en ingénierie et en thermodynamique, notamment aux États-Unis.
Dans le domaine de l'ingénierie, Rankine est souvent utilisé dans l'analyse et la conception des centrales électriques, des systèmes de réfrigération et d'autres processus industriels. Il est particulièrement utile dans ces applications car il relie directement la température à l'énergie, ce qui rend les calculs et les conversions plus simples. De plus, l'échelle Rankine est couramment utilisée dans l'étude des processus de combustion et de la dynamique des gaz.
En dehors des États-Unis, l'utilisation du Rankine est moins répandue. La plupart des pays, en particulier ceux qui ont adopté le système métrique, ont tendance à utiliser Celsius ou Kelvin comme échelles de température principales. Cependant, il convient de noter que certains pays, comme le Royaume-Uni, utilisent encore l'échelle Rankine dans certains domaines spécialisés tels que l'aviation et l'ingénierie aérospatiale.
Définition:
Le Rankine est une unité de température dans l'échelle de température absolue, couramment utilisée en ingénierie et en thermodynamique. L'échelle Rankine est basée sur l'échelle Fahrenheit, avec zéro Rankine étant le zéro absolu, le point où tout mouvement moléculaire cesse.
L'échelle Rankine est souvent utilisée en conjonction avec l'échelle Kelvin, qui est l'unité principale de température dans le Système international d'unités (SI). L'échelle Rankine est définie par l'équation Rankine = Fahrenheit + 459,67. Cela signifie que la taille d'un degré Rankine est égale à la taille d'un degré Fahrenheit. Cependant, contrairement à l'échelle Fahrenheit, qui a son point zéro à une valeur arbitraire, l'échelle Rankine a son point zéro à zéro absolu, ce qui en fait une échelle de température absolue.
Origine:
L'échelle Rankine est une échelle de température nommée d'après l'ingénieur et physicien écossais William John Macquorn Rankine. Né en 1820, Rankine a apporté d'importantes contributions dans le domaine de la thermodynamique et de l'ingénierie. Il est surtout connu pour son travail sur la théorie des moteurs thermiques et le développement du cycle Rankine, largement utilisé dans les centrales électriques.
Références courantes:
Zéro absolu, 0ºR
Point de fusion de la glace, 273.15ºC
Journée chaude d'été dans un climat tempéré, 531ºR
Température normale du corps humain, 558,27ºR
Point d'ébullition de l'eau à 1 atmosphère, 671,67ºR
Contexte d'utilisation:
L'échelle Rankine est principalement utilisée dans le domaine de la thermodynamique, en particulier dans l'analyse des moteurs thermiques et des cycles de puissance. Elle est souvent utilisée en conjonction avec l'échelle Kelvin, qui est l'unité de température standard dans la communauté scientifique. L'échelle Rankine est particulièrement utile dans les applications d'ingénierie où les différentiels de température et les transferts d'énergie sont importants, tels que la conception et l'analyse des centrales électriques à vapeur, des systèmes de réfrigération et des turbines à gaz.
En plus de son utilisation en thermodynamique, l'échelle Rankine est également occasionnellement utilisée dans certains domaines spécialisés, tels que l'ingénierie aérospatiale et la science des matériaux. Dans ces contextes, l'échelle Rankine peut être utilisée pour mesurer des températures extrêmes ou des gradients de température, où les échelles Fahrenheit ou Celsius ne fournissent pas une précision ou une plage suffisante. Cependant, il est important de noter que l'échelle Rankine n'est pas couramment utilisée dans la vie quotidienne ou dans la plupart des disciplines scientifiques en dehors de la thermodynamique.
Que se passe-t-il à zéro absolu (0K) ?:
À zéro absolu, également connu sous le nom de 0 Kelvin (0K) ou -273,15 degrés Celsius, la température est à son point le plus bas possible. À cette température extrême, l'énergie cinétique des atomes et des molécules atteint son minimum, ce qui les amène à s'arrêter complètement. En conséquence, tout mouvement moléculaire cesse et la matière devient aussi immobile qu'elle peut l'être.
À cette température, plusieurs phénomènes fascinants se produisent. L'un des plus remarquables est l'absence totale d'énergie thermique. Comme il n'y a pas de mouvement moléculaire, il n'y a pas de transfert de chaleur d'un objet à un autre. Cette absence d'énergie thermique a des implications significatives pour diverses propriétés physiques. Par exemple, les matériaux deviennent extrêmement cassants et leur résistance électrique tombe à zéro. De plus, les gaz se condensent en liquides et les liquides se solidifient, car l'absence de mouvement moléculaire les empêche de maintenir leur état fluide.
Les scientifiques n'ont jamais été en mesure d'atteindre le zéro absolu en pratique, car il s'agit d'un concept idéalisé. Cependant, en refroidissant les substances à des températures extrêmement basses, ils ont pu observer et étudier les effets de l'approche du zéro absolu. Ces expériences ont fourni des informations précieuses sur le comportement de la matière et ont conduit au développement de technologies telles que les supraconducteurs et les condensats de Bose-Einstein.
Pourquoi ne peut-on pas descendre en dessous de 0ºR ?:
Le Rankine (ºR) est une unité de mesure de la température dans le système impérial, principalement utilisée en ingénierie et en thermodynamique. Elle est étroitement liée à l'échelle Kelvin (K) du système métrique, avec la même taille de degré. Comme l'échelle Kelvin, l'échelle Rankine commence à zéro absolu (0 ºR) mais utilise la taille du degré Fahrenheit.
La raison pour laquelle vous ne pouvez pas descendre en dessous de 0 ºR sur l'échelle de Rankine est parce que cela représente le zéro absolu, la température la plus basse possible dans l'univers. Le zéro absolu est défini comme le point où tout mouvement moléculaire cesse, et aucune diminution supplémentaire de la température n'est possible. À cette température, toutes les substances n'auraient aucune énergie thermique et seraient dans un état de repos complet.
Tenter de descendre en dessous de 0 ºR impliquerait de descendre en dessous du zéro absolu, ce qui n'est pas physiquement possible. Cela violerait les lois de la thermodynamique et contredirait notre compréhension du comportement de la matière. Par conséquent, l'échelle Rankine, tout comme l'échelle Kelvin, a sa limite inférieure fixée au zéro absolu, garantissant qu'aucune température en dessous de ce point ne peut être mesurée ou exprimée.