Rankine
Abreviação/Símbolo:
ºR
Uso mundial:
Rankine é uma unidade de medida usada para quantificar temperatura. Embora não seja tão amplamente utilizada como outras escalas de temperatura, como Celsius ou Fahrenheit, ela ainda encontra algumas aplicações em certos campos e regiões ao redor do mundo. A escala Rankine é principalmente usada em engenharia e termodinâmica, especialmente nos Estados Unidos.
No campo da engenharia, Rankine é frequentemente usado na análise e projeto de usinas de energia, sistemas de refrigeração e outros processos industriais. É particularmente útil nessas aplicações porque relaciona diretamente temperatura com energia, tornando cálculos e conversões mais simples. Além disso, a escala Rankine é comumente usada no estudo de processos de combustão e dinâmica de gases.
Fora dos Estados Unidos, o uso de Rankine é menos comum. A maioria dos países, especialmente aqueles que adotaram o sistema métrico, tendem a usar Celsius ou Kelvin como suas escalas de temperatura primárias. No entanto, vale ressaltar que alguns países, como o Reino Unido, ainda utilizam a escala Rankine em certos campos especializados, como aviação e engenharia aeroespacial.
Definição:
O Rankine é uma unidade de temperatura na escala de temperatura absoluta, comumente usada em engenharia e termodinâmica. A escala Rankine é baseada na escala Fahrenheit, sendo que zero Rankine é o zero absoluto, o ponto em que todo movimento molecular cessa.
A escala Rankine é frequentemente usada em conjunto com a escala Kelvin, que é a unidade principal de temperatura no Sistema Internacional de Unidades (SI). A escala Rankine é definida pela equação Rankine = Fahrenheit + 459,67. Isso significa que o tamanho de um grau Rankine é igual ao tamanho de um grau Fahrenheit. No entanto, ao contrário da escala Fahrenheit, que tem seu ponto zero em um valor arbitrário, a escala Rankine tem seu ponto zero no zero absoluto, tornando-a uma escala de temperatura absoluta.
Origem:
A escala Rankine é uma escala de temperatura nomeada em homenagem ao engenheiro e físico escocês William John Macquorn Rankine. Nascido em 1820, Rankine fez contribuições significativas para o campo da termodinâmica e engenharia. Ele é mais conhecido por seu trabalho na teoria das máquinas térmicas e no desenvolvimento do ciclo Rankine, amplamente utilizado em usinas de energia.
Referências comuns:
Zero absoluto, 0ºR
Ponto de fusão do gelo, 491,67ºR
Dia quente de verão em um clima temperado, 531ºR
Temperatura normal do corpo humano, 558.27ºR
Ponto de ebulição da água a 1 atmosfera, 671,67ºR
Contexto de uso:
A escala Rankine é principalmente usada no campo da termodinâmica, especialmente na análise de motores de calor e ciclos de potência. É frequentemente usada em conjunto com a escala Kelvin, que é a unidade padrão de temperatura na comunidade científica. A escala Rankine é particularmente útil em aplicações de engenharia onde diferenciais de temperatura e transferências de energia são importantes, como no projeto e análise de usinas de energia a vapor, sistemas de refrigeração e turbinas a gás.
Além de seu uso em termodinâmica, a escala Rankine também é ocasionalmente usada em alguns campos especializados, como engenharia aeroespacial e ciência dos materiais. Nestes contextos, a escala Rankine pode ser usada para medir temperaturas extremas ou gradientes de temperatura, onde as escalas Fahrenheit ou Celsius podem não fornecer precisão ou alcance suficientes. No entanto, é importante observar que a escala Rankine não é comumente usada no dia a dia ou na maioria das disciplinas científicas fora da termodinâmica.
O que acontece no zero absoluto (0K)?:
No zero absoluto, também conhecido como 0 Kelvin (0K) ou -273,15 graus Celsius, a temperatura está no seu ponto mais baixo possível. Nessa temperatura extrema, a energia cinética dos átomos e moléculas atinge o mínimo, fazendo com que eles parem completamente. Como resultado, todo movimento molecular cessa e a matéria fica o mais parada possível.
Nessa temperatura, ocorrem vários fenômenos fascinantes. Um dos mais notáveis é a completa ausência de energia térmica. Como não há movimento molecular, não há transferência de calor de um objeto para outro. Essa ausência de energia térmica tem implicações significativas para várias propriedades físicas. Por exemplo, os materiais se tornam extremamente frágeis e sua resistência elétrica cai para zero. Além disso, os gases se condensam em líquidos e os líquidos se solidificam, já que a falta de movimento molecular impede que eles mantenham seu estado fluido.
Cientistas nunca foram capazes de alcançar o zero absoluto na prática, pois é um conceito idealizado. No entanto, ao resfriar substâncias a temperaturas extremamente baixas, eles têm sido capazes de observar e estudar os efeitos de se aproximar do zero absoluto. Esses experimentos têm fornecido insights valiosos sobre o comportamento da matéria e levaram ao desenvolvimento de tecnologias como supercondutores e condensados de Bose-Einstein.
Por que não é possível ir abaixo de 0ºR?:
O Rankine (ºR) é uma unidade de medida de temperatura no sistema Imperial, principalmente usada em engenharia e termodinâmica. Está intimamente relacionada com a escala Kelvin (K) no sistema métrico, com o mesmo tamanho de grau. Assim como a escala Kelvin, a escala Rankine começa no zero absoluto (0 ºR), mas utiliza o tamanho do grau Fahrenheit.
A razão pela qual você não pode ir abaixo de 0 ºR na escala Rankine é porque isso representa o zero absoluto, a temperatura mais baixa possível no universo. O zero absoluto é definido como o ponto em que todo movimento molecular cessa e não é possível uma diminuição adicional na temperatura. Nessa temperatura, todas as substâncias não teriam energia térmica e estariam em um estado de completo repouso.
Tentar ir abaixo de 0 ºR implicaria ir abaixo do zero absoluto, o que não é fisicamente possível. Isso violaria as leis da termodinâmica e contradiria nossa compreensão do comportamento da matéria. Portanto, a escala Rankine, assim como a escala Kelvin, tem seu limite inferior fixado no zero absoluto, garantindo que nenhuma temperatura abaixo desse ponto possa ser medida ou expressa.