¿Qué es la Escala Rankine? (Con ejemplos de conversiones)
La escala rankine es una escala absoluta de temperatura termodinámica en la cual todos sus valores son positivos, ya que están referidos al cero absoluto; la menor temperatura teórica que un cuerpo puede alcanzar, pero que experimental y termodinámicamente resulta imposible de conseguir.
Fue propuesta en 1859 por el ingeniero escocés William John MacQuorn Rankine (imagen inferior), once años después de que William Thomson (Lord Kelvin, 1848) publicara su escala de temperatura absoluta en función de los grados Celsius, °C.
El cero absoluto en la escala kelvin tiene un valor de -273,15 ºC. El resto de las temperaturas de esta escala se obtienen sumándole 273,15 al valor de las temperaturas en grados Celsius (o más conocidos como centígrados).
La escala Rankine está relacionada con los grados Fahrenheit. Por lo tanto, el valor del cero absoluto para esta escala viene expresado en grados Fahrenheit; este es de -459,67 ºF. Así, para obtener las otras temperaturas basta con sumarle 459,67 al valor de las temperaturas (°R = °F + 459,67).
Los grados rankine llegaron a utilizarse en actividades de ingeniería en Estados Unidos e Inglaterra. Sin embargo, hoy en día su uso se ha prácticamente extinguido.
Índice del artículo
- 1 Rankine y otras escalas de temperaturas
- 2 William John Macquorn Rankine
- 3 Conversión de las temperaturas de la escala de Rankine
- 4 Ejemplos de comparación de varias temperaturas con distintas escalas
- 5 Referencias
Andrés Celsius publicó su escala en 1742, señalando la temperatura de ebullición del agua como 0 ºC y su temperatura de congelación como 100 ºC. Pero Jean-Pierre Christin (1743) y Carlos Linneo (1745), colocaron la escala de temperatura en forma inversa, tal como se la conoce actualmente.
La escala de Fahrenheit fue propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724. La escala establece como punto de congelación del agua una temperatura de 32 ºF, y la temperatura de ebullición del agua 212 ºF.
Fahrenheit señaló que una mezcla de agua, hielo y una sal de amonio tenía una temperatura de 0 ºF; mientras que una mezcla de agua y hielo, tenía una temperatura de 32 ºF.
Los grados Rankine también suelen expresarse como °R o simplemente como unidades R. Sin embargo, para los grados Kelvin, de hecho se suele referirse a ellos únicamente como Kelvin, y se escriben K y no °K.
Inclusive, el Instituto Nacional de Estándares y Tenología recomienda no usar el símbolo de grado al usar la escala de temperatura de Rankine en las publicaciones del NIST.
La transferencia de calor por radiación, el cambio de entropía, la eficiencia térmica del motor térmico de Carnot, y el coeficiente de rendimiento de la bomba de calor, requieren el uso de la temperatura absoluta en grados Rankine cuando se trabaja en el American Engineering System.
En algunos campos de ingeniería de Estados Unidos miden la temperatura termodinámica utilizando la escala de temperatura de Rankine; sin embargo, a lo largo de todo el mundo científico la temperatura termodinámica se mide utilizando la escala de Kelvin.
Inclusive, se ha señalado que se usa la escala de temperatura Rankine fundamentalmente por su relación con la escala de temperatura de Fahrenheit.
Las escalas de temperaturas de Kelvin y Rankine tienen como punto de partida el cero absoluto. Pero, ¿qué es el cero asoluto?
El cero absoluto es la temperatura más baja que posiblemente pueda ser alcanzada. Se dice que la energía interna del sistema alcanza su nivel más bajo, careciendo las partículas de movimiento; quedarían congeladas todas sus vibraciones y desplazamientos.
Según la tercera ley de la termodinámica, el cero absoluto es un límite inalcanzable.
La temperatura más cercana al cero absoluto es de 5∙10-10 K por encima del cero absoluto, obtenida en un laboratorio de MIT en 2003, mediante el enfriamiento de un gas en un campo magnético.
¿Quién fue William John Macquorn Rankine (1820-1872)? Fue uno de los pioneros en el estudio de la termodinámica. Desarrolló una teoría completa sobre el motor de vapor y los motores térmicos, así como sobre la energía térmica.
Nacido en Edinburgo, Rankine se educó en la Universidad de esa ciudad. Trabajó como ingeniero civil y publicó artículos sobre temas de la ingeniería práctica, y luego sobre física molecular, así como sobre termodinámica.
En 1855 fue nombrado Presidente de la Cátedra de Ingeniería Civil y Mecánica de la Universidad de Glasgow.
Escribió más de 150 artículos científicos y manuales, así como libros para el uso de sus estudiantes. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1853 y fue el primer presidente de la Institución de Ingenieros de Escocia.
Además de su inmensa actividad científica y académica, Rankine era muy aficionado a la música, tanto como ejecutante como compositor. Así, compuso una canción llamada “The Three Foot Rule”, donde defiende la tradición británica de sus medidas amenazadas por la invasión del sistema centesimal.
A Celsius
[º C] = ([ºR] – 491,67) ∙ 5/9
El valor 491,67 es igual a 459,67 (cero absoluto de Rankine) más los 32 ºF (temperatura de congelación del agua). Y 5/9 es un factor de conversión de grados Celsius a grados Rankine o Fahrenheit; ya que, en estas escalas de temperaturas, 100 ºC equivalen a 180 °R o ºF.
A Fahrenheit
[ºF] = [°R] – 459,67
A Kelvin
[K] = [ºR] ∙ 5/9
-[ºR] = ([ºC] + 273,15) ∙ 9/5
El valor 273,15 es el cero absoluto en la escala de temperatura de Kelvin. Y 9/5 es un factor de conversión, ya que 180 ºF o ºR equivalen a 100 ºC.
-[ºR] = [ºF] + 459,67
-[ºR] = [K] ∙ 9/5
-Kelvin 0 (por definición).
-Celsius -273,15 ºC.
-Fahrenheit -459.67 ºF.
-Rankine 0 ºR (por definición).
(Punto cero de la Escala de Fahrenheit)
-Kelvin: 255,37 K.
-Celsius: -17,78 ºC.
-Fahrenheit: 0º F.
-Rankine: 459,67 ºR.
-Kelvin: 273,15 K.
-Celsius: 0 ºC.
-Fahrenheit: 32 ºF.
-Rankine: 459,67 ºR.
-Kelvin: 273,16 K.
-Celsius: 0,01 ºC.
-Fahrenheit: 32,018 ºF.
-Rankine: 491,688 ºR.
-Kelvin: 373,1339 K.
-Celsius: 99,9839 ºC.
-Fahrenheit: 211,97102 ºF.
-Rankine: 671,64102 ºR.
-Kelvin: 310 K.
-Celsius: 37ºC.
-Fahrenheit: 98 º F.
-Rankine: 558 ºR.
- Wikipedia. (2019). Rankin escale. Recuperado de: en.wikipedia.org
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