William Rankine

William Rankine Obraz w Infobox. William Rankine Biografia
Narodziny 5 lipca 1820
Edynburg
Śmierć 24 grudnia 1872
Glasgow
Imię w języku ojczystym William John Macquorn Rankine
Narodowość Szkocki
Trening University of Edinburgh
Ayr Academy ( we )
Zajęcia Inżynier , fizyk , inżynier budownictwa lądowego , profesor uniwersytetu , wynalazca
Inne informacje
Pracował dla Uniwersytet w Glasgow
Pole Inżynieria
Członkiem Towarzystwo Królewskie
Amerykańska Akademia Sztuk i Nauk
Królewska Szwedzka Akademia Nauk
Królewskie Towarzystwo w Edynburgu
Nagrody Medal Keitha

William John Macquorn Rankine , urodzony dnia5 lipca 1820w Edynburgu i zmarł24 grudnia 1872w Glasgow jest szkockim inżynierem i fizykiem . Wraz z Rudolfem Clausiusem i Williamem Thomsonem (pierwszym baronem Kelvinem) jest jednym z pionierów termodynamiki . Rankine opracował kompletną teorię silnika parowego , niezależnie od typu silnika. Jego podręczniki poświęcone naukom inżynieryjnym i zastosowaniom przemysłowym powstawały przez kilkadziesiąt lat po ich opublikowaniu, w latach 50. i 60. XIX wieku. botanika , teoria muzyki i teoria liczb jako młodzieniec, do głównych dziedzin nauki , matematyki i inżynierii. Był także śpiewakiem- amatorem , pianistą i wiolonczelistą , który sam komponował humorystyczne piosenki. Zmarł niezamężny.

Młodość

Syn podporucznika w armii brytyjskiej David Rankine'a i Barbara Grahame, burżuazyjnej ekstrakcji, William Rankine'a otrzymał swoje pierwsze lekcje w domu; następnie mógł uczęszczać do Ayr Academy (1828-1829) i przez krótki czas w High School of Glasgow (1830). Około 1830 r. Jego rodzina przeniosła się do Edynburga, gdzie w 1834 r. Uczęszczał do Akademii Wojskowej i Morskiej pod kierunkiem matematyka George'a Leesa. Kiedy już pokazał najlepsze skłonności do matematyki, jego wuj dał mu łacińską kopię z Newtona Principia .

W 1836 roku Rankine poświęcił się wielu dyscyplinom naukowym na Uniwersytecie w Edynburgu , w tym historii naturalnej (pod kierunkiem Roberta Jamesona ) i filozofii przyrody (pod kierunkiem Jamesa Davida Forbesa ). Forbes przyznał mu nagrody za eseje o falistym charakterze światła . W czasie wakacji pomagał ojcu, który od 1830 r. Był menadżerem, a później kierownikiem finansowym i inżynierem kolei Edinburgh and Dalkeith, firmy odpowiedzialnej za dostawy węgla do rozwijającej się wówczas stolicy Szkocji. Opuścił Uniwersytet w Edynburgu w 1838 r. Bez dyplomu (co było wówczas dość powszechne) i, być może z powodu trudności finansowych swojej rodziny, odbył praktykę u Johna Benjamina Macneilla, rzeczoznawcy z ramienia Irlandzkiej Komisji Kolejowej . Podczas korepetycji opracował technikę rysowania w planie dróg zwaną od czasów „metodą graficzną Rankine'a”, która maksymalnie wykorzystuje właściwości teodolitu , znacznie poprawia precyzję rozplanowania i przyczynia się do zwiększenia produktywności projektanci. W rzeczywistości technika ta była już stosowana przez inne firmy badawcze, więc w latach 60. XIX wieku między Rankine'em a jego poprzednikami wybuchła priorytetowa kontrowersja.

Dla Rankine'a rok 1842 był początkiem jego prób nadania rodzącej się nauki o cieple formy matematycznej, ale brak pomiarów eksperymentalnych powstrzymał jego wysiłki. Podczas wizyty królowej Wiktorii w Szkocji, na szczycie Arthur's Seat , rozpalił duże ognisko , zasilane strumieniem gorącego powietrza wdmuchiwanego przez paliwo. Ten stos dał sygnał do rozpalenia serii innych ognisk w całej Szkocji.

Rankina był Regius profesor inżynierii lądowej i Mechaniki na Uniwersytecie Glasgow doListopad 1855 aż do jego śmierci w Grudzień 1872, Kontynuując swoje badania naukowe w różnych kierunkach, zarówno w inżynierii lądowej w inżynierii mechanicznej .

Rankina walnie do powstania 2 z Lanarkshire Rifle Corps, przeszkolonych wolontariuszy z Uniwersytetu w Glasgow wLipiec 1859Stając kapitana w 1860 roku po tym jak stał się 1 st  spółka z 2 d batalionu, 1 st Lanarkshire Rifle Volunteer Corps. Służył tam do 1864 roku, ale zrezygnował z pracy związanej z różnymi badaniami, w większości poświęconymi architekturze morskiej .

Praca naukowa

Termodynamika

Bez zniechęcenia wznowił badania nad mechanicznymi zasadami silnika cieplnego . Chociaż jego teoria wirów płynów sprężystych , których promienie spontanicznie dostosowują się do geometrii komory spalania, wydaje się dziś dziwaczna, w 1849 r. Rankine'owi udało się ustalić związek między ciśnieniem pary nasyconej a temperaturą . W następnym roku stosuje teorię z wytworzeniem związków od temperatury, ciśnienia i gęstości w gazach i wyrazić utajonego ciepła z odparowywania z cieczą . Dokonał zaskakującej (ale empirycznie potwierdzonej później) prognozy, że pozorne ciepło właściwe pary nasyconej jest ujemne.

Następnie podjął się obliczenia sprawności silników cieplnych, opierając się na swojej teorii ciepła właściwego, aby ustalić zasadę, że maksymalna sprawność silnika cieplnego zależy tylko od temperatur dwóch źródeł, przez które działa. Chociaż niemiecki lekarz Rudolf Clausius i fizyk William Thomson już sformułowali ten wynik, Rankine twierdził, że jego stwierdzenie opierało się wyłącznie na hipotezie wirów molekularnych, bez odwoływania się do teorii Carnota lub jakiejkolwiek innej hipotezy dodatkowej. Praca ta stanowi pierwszy kamień milowy w „termodynamicznej” teorii Rankine'a.

Następnie Rankine przeformułował wyniki swojej teorii molekularnej, opierając je na makroskopowej teorii energii i jej różnych formach: odróżnił „energię rzeczywistą”, która rozprasza się w procesach dynamicznych, od energii potencjalnej , która zastępuje ją w równaniu bilansu. . Przypuszczał, że suma tych dwóch energii pozostawała na stałym poziomie, pomysł na pewno już obecne (ale na krótki czas) w ustawie o oszczędności energii z Joule . Od 1854 r. Coraz częściej wykorzystywał swoją „funkcję termodynamiczną”, którą później zdał sobie sprawę, że nie różni się ona od entropii w sensie Clausiusa. W 1855 r. Rankine sformułował „naukę o energii  ”, która przedstawiała dynamikę jako naukę o energii i jej różnych przemianach, a nie w kategoriach siły i ruchu . Teoria ta osiągnęła swój rozkwit w latach dziewięćdziesiątych XIX wieku .

Energetics otworzył przed Rankine'em bardziej ogólną alternatywę, aby przedstawić swoje wyniki, do tego stopnia, że ​​w połowie lat pięćdziesiątych XIX wieku aluzje do wirów molekularnych stały się rzadsze w jego pismach. Jednakże, to twierdził, że elektromagnetyzm od Maxwell był tylko przedłużeniem jego modelu wirowym. Później, w 1864 r. , Przeciwstawił się mikroskopijnym teoriom Clausiusa i Jamesa Clerka Maxwellów , opartym na liniowych wibracjach atomowych, jako nieodpowiednie: sukces tych własnych teorii miał uznać dopiero w 1869 r. Jego własny modelowy atom stał się wtedy praktycznie identyczny jak Thomson.

Jako profesor nauk technicznych zastosował własne teorie do uzyskania wyników przydatnych w przemyśle i do badania ich fizycznych podstaw:

Historia maszyn wirujących to długa seria ciągów między teorią a praktyką. Rankine przedstawił swoją pierwszą teorię przędzenia w 1869 roku, ale jego model był niekompletny i doszedł do wniosku, że nie można osiągnąć prędkości nadkrytycznych.

Badania zmęczenia metali

Rankina był jednym z pierwszych inżynierów twierdzić, że ruiny przez zmęczenie z drzew z wózkami przetwarzać miała swój początek w wyglądzie ( „Boot”) i wzrostu pęknięć . We wczesnych latach czterdziestych XIX wieku zaczął badać kilka pękniętych wałów i wykazał, że te czopy zawiodły w wyniku rozwoju pęknięcia z progu lub obszaru koncentracji naprężeń części. Prawdopodobnie jeden z czołowych wózków jednej z lokomotyw uczestniczących w katastrofie kolejowej Meudon (8 maja 1842) złamał się w ten sposób. Rankine przedstawił swoje ustalenia w artykule przesłanym do Instytutu Inżynierów Budownictwa. Jednak badanie to pozostało niezauważone, ponieważ kilku inżynierów upierało się przy przekonaniu, że zastosowanie pola naprężeń spowodowało „  rekrystalizację  ” metalu. Ta błędna teoria rekrystalizacji miała nadal wstrzymywać badania do czasu opublikowania pracy Williama Fairbairna kilka lat później.

Inżynieria lądowa

Wiele prac Rankine'a dotyczy:

Inżynieria morska

Rankine ściśle współpracował ze stoczniami Clyde Shipbuilders i, wraz ze swoim przyjacielem i wieloletnim współpracownikiem Jamesem Robertem Napierem  (w) , stworzył z architektury morskiej naukę pełnoprawnego inżyniera. Wraz z Williamem Thomsonem i innymi, Rankine był członkiem komisji śledczej w sprawie zatonięcia HMS Captain (1869).

Nagrody

Potomkowie

Główne pisma

Książki

Artykuły

Uwagi i odniesienia

  1. Joule opublikował to oświadczenie w 1845 roku.

Źródła bibliograficzne

Zobacz też

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne