Rankine
Abkürzung/Symbol:
ºR
Einheit von:
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.
Rankine verhält sich zu Fahrenheit wie Kelvin zu Celsius: °R = °F + 459,67, Wasser gefriert also bei 491,67 °R. Ein Grad Rankine ist 5/9 Kelvin, die beiden Skalen sind daher nicht austauschbar.
Ursprung:
Die Rankine-Skala ist nach William John Macquorn Rankine benannt, dem schottischen Ingenieur und Physiker, der 1820 geboren wurde und sie 1859 vorschlug. Ihre Grade sind genauso groß wie Fahrenheit-Grade, doch sie beginnt am absoluten Nullpunkt.
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.
Um Fahrenheit in Rankine umzurechnen, addieren Sie 459,67 – der absolute Nullpunkt liegt bei 0 °R, genau wie bei 0 K. Außerhalb der Thermodynamik ist sie selten, und wenn sie gebraucht wird, dann in manchen US-Ingenieurarbeiten, wo sie das Umrechnen von Fahrenheit-basierten Daten in Kelvin erspart.
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?:
Rankine ist ein absolutes Temperaturmaß, das heißt, es beginnt beim absoluten Nullpunkt, der tiefstmöglichen Temperatur in unserem Universum. Der absolute Nullpunkt liegt bei 0 Rankine (°R) oder -459,67 Grad Fahrenheit (°F). Rankine beruht auf der mittleren kinetischen Energie der Teilchen in einem Stoff.
Einen negativen Rankine-Wert kann es nicht geben, denn bei 0 °R befinden sich die Teilchen im niedrigstmöglichen Bewegungszustand. Ein System kann nicht weniger thermische Energie haben als am absoluten Nullpunkt.
Negative Werte gibt es nur auf Skalen mit willkürlichem Nullpunkt: 0 °C ist der Gefrierpunkt von Wasser, und 0 °F wurde über eine Salzlake-Mischung festgelegt. Der Nullpunkt von Rankine ist der absolute Nullpunkt, -459,67 °F, darunter gibt es also nichts.