Rankine
Afkorting/Symbool:
ºR
Wereldwijd gebruik:
Rankine is een eenheid van meting die wordt gebruikt om temperatuur te kwantificeren. Hoewel het niet zo wijdverspreid wordt gebruikt als andere temperatuurschalen zoals Celsius of Fahrenheit, vindt het nog steeds toepassingen in bepaalde vakgebieden en regio's over de hele wereld. De Rankine-schaal wordt voornamelijk gebruikt in de techniek en thermodynamica, met name in de Verenigde Staten.
In het veld van engineering wordt Rankine vaak gebruikt bij de analyse en het ontwerp van energiecentrales, koelsystemen en andere industriële processen. Het is bijzonder nuttig in deze toepassingen omdat het de temperatuur direct relateert aan energie, waardoor berekeningen en conversies eenvoudiger worden. Daarnaast wordt de Rankine-schaal veel gebruikt bij de studie van verbrandingsprocessen en gasdynamica.
Buiten de Verenigde Staten is het gebruik van Rankine minder gebruikelijk. De meeste landen, vooral die het metrieke stelsel hebben aangenomen, gebruiken meestal Celsius of Kelvin als hun primaire temperatuurschalen. Het is echter vermeldenswaard dat sommige landen, zoals het Verenigd Koninkrijk, nog steeds de Rankine-schaal gebruiken in bepaalde gespecialiseerde vakgebieden zoals de luchtvaart- en ruimtevaarttechniek.
Definitie:
De Rankine is een eenheid van temperatuur in de absolute temperatuurschaal, die veel wordt gebruikt in de techniek en thermodynamica. De Rankine-schaal is gebaseerd op de Fahrenheit-schaal, waarbij nul Rankine absoluut nul is, het punt waarop alle moleculaire beweging stopt.
De Rankine-schaal wordt vaak gebruikt in combinatie met de Kelvinschaal, die de primaire eenheid van temperatuur is in het Internationale Stelsel van Eenheden (SI). De Rankine-schaal wordt gedefinieerd door de vergelijking Rankine = Fahrenheit + 459,67. Dit betekent dat de grootte van één graad Rankine gelijk is aan de grootte van één graad Fahrenheit. Echter, in tegenstelling tot de Fahrenheit-schaal, die zijn nulpunt heeft op een willekeurige waarde, heeft de Rankine-schaal zijn nulpunt op het absolute nulpunt, waardoor het een absolute temperatuurschaal is.
Oorsprong:
De Rankine-schaal is een temperatuurschaal vernoemd naar de Schotse ingenieur en natuurkundige William John Macquorn Rankine. Geboren in 1820, leverde Rankine belangrijke bijdragen aan het vakgebied van de thermodynamica en techniek. Hij is het meest bekend om zijn werk aan de theorie van warmtemachines en de ontwikkeling van de Rankine-cyclus, die veel wordt gebruikt in energiecentrales.
Veelvoorkomende referenties:
Absolute Nul, 0ºR
Smeltpunt van ijs, 491.67ºR
Warm zomerdag in een gematigd klimaat, 531ºR
Normale lichaamstemperatuur, 558.27ºR
Kookpunt van water bij 1 atmosfeer, 671,67ºR
Gebruikscontext:
De Rankine-schaal wordt voornamelijk gebruikt in het veld van de thermodynamica, met name bij de analyse van warmtemachines en energiecycli. Het wordt vaak gebruikt in combinatie met de Kelvin-schaal, die de standaardeenheid van temperatuur is in de wetenschappelijke gemeenschap. De Rankine-schaal is bijzonder nuttig in technische toepassingen waar temperatuurverschillen en energieoverdrachten belangrijk zijn, zoals bij het ontwerp en de analyse van stoomkrachtcentrales, koelsystemen en gasturbines.
Naast het gebruik in de thermodynamica wordt de Rankine-schaal ook af en toe gebruikt in sommige gespecialiseerde vakgebieden, zoals ruimtevaarttechniek en materiaalkunde. In deze contexten kan de Rankine-schaal worden gebruikt om extreme temperaturen of temperatuurgradiënten te meten, waar de Fahrenheit- of Celsius-schalen mogelijk niet voldoende precisie of bereik bieden. Het is echter belangrijk op te merken dat de Rankine-schaal niet veel wordt gebruikt in het dagelijks leven of in de meeste wetenschappelijke disciplines buiten de thermodynamica.
Wat gebeurt er bij het absolute nulpunt (0K)?:
Bij het absolute nulpunt, ook bekend als 0 Kelvin (0K) of -273.15 graden Celsius, is de temperatuur op zijn laagst mogelijke punt. Bij deze extreme temperatuur bereikt de kinetische energie van atomen en moleculen zijn minimum, waardoor ze volledig tot stilstand komen. Als gevolg hiervan stopt alle moleculaire beweging en wordt de materie zo stil als maar mogelijk is.
Bij deze temperatuur treden verschillende fascinerende fenomenen op. Een van de meest opmerkelijke is de volledige afwezigheid van warmte-energie. Omdat er geen moleculaire beweging is, is er geen overdracht van warmte van het ene object naar het andere. Deze afwezigheid van warmte-energie heeft significante implicaties voor verschillende fysische eigenschappen. Zo worden materialen bijvoorbeeld extreem broos en daalt hun elektrische weerstand tot nul. Bovendien condenseren gassen tot vloeistoffen en bevriezen vloeistoffen tot vaste stoffen, omdat het gebrek aan moleculaire beweging hen ervan weerhoudt hun vloeibare toestand te behouden.
Wetenschappers zijn er nooit in geslaagd om in de praktijk absolute nul te bereiken, aangezien het een geïdealiseerd concept is. Door echter stoffen af te koelen tot extreem lage temperaturen, zijn ze in staat geweest om de effecten van het benaderen van absolute nul te observeren en te bestuderen. Deze experimenten hebben waardevolle inzichten opgeleverd in het gedrag van materie en hebben geleid tot de ontwikkeling van technologieën zoals supergeleiders en Bose-Einsteincondensaten.
Waarom kun je niet onder 0ºR gaan?:
De Rankine (ºR) is een eenheid van temperatuurmeting in het Imperiale systeem, voornamelijk gebruikt in de techniek en thermodynamica. Het is nauw verwant aan de Kelvin (K) schaal in het metrische systeem, met dezelfde grootte van graad. Net als de Kelvin schaal begint de Rankine schaal bij het absolute nulpunt (0 ºR) maar gebruikt de grootte van de Fahrenheit graad.
De reden waarom je niet onder 0 ºR op de Rankine-schaal kunt gaan, is omdat het absolute nulpunt vertegenwoordigt, de laagst mogelijke temperatuur in het universum. Het absolute nulpunt wordt gedefinieerd als het punt waarop alle moleculaire beweging stopt, en verdere verlaging van de temperatuur niet mogelijk is. Bij deze temperatuur zouden alle stoffen geen thermische energie hebben en in een toestand van volledige rust verkeren.
Een poging om onder 0 ºR te gaan, zou betekenen dat je onder het absolute nulpunt gaat, wat niet fysiek mogelijk is. Het zou in strijd zijn met de wetten van de thermodynamica en in tegenspraak zijn met ons begrip van het gedrag van materie. Daarom heeft de Rankine-schaal, net als de Kelvinschaal, zijn onderste limiet vastgesteld op het absolute nulpunt, waardoor geen temperaturen onder dit punt kunnen worden gemeten of uitgedrukt.