William Rankine

William Rankine Kuva Infoboxissa. William Rankine Elämäkerta
Syntymä 5. heinäkuuta 1820
Edinburgh
Kuolema 24. joulukuuta 1872
Glasgow
Nimi äidinkielellä William John Macquorn Rankine
Kansalaisuus Skotlantilainen
Koulutus Edinburghin yliopiston
Ayr Academy ( in )
Toiminta Insinööri , fyysikko , rakennusinsinööri , yliopiston professori , keksijä
Muita tietoja
Työskenteli Glasgow'n yliopisto
Ala Suunnittelu
Jonkin jäsen Royal Society
American Academy of Arts and Sciences
Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia
Edinburghin kuninkaallinen seura
Palkinnot Keith-mitali

William John Macquorn Rankine , syntynyt5. heinäkuuta 1820in Edinburghissa ja kuoli24. joulukuuta 1872in Glasgow , on skotlantilainen insinööri ja fyysikko . Yhdessä Rudolf Clausius ja William Thomson (ensimmäinen Baron Kelvin), hän on yksi edelläkävijöistä termodynamiikan . Rankine kehitti täydellisen teorian höyrykoneesta moottorityypistä riippumatta. Hänen insinööritieteisiin ja teollisiin sovelluksiin omistetut oppikirjat perustettiin vuosikymmenien ajan niiden julkaisemisen jälkeen, 1850- ja 1860-luvuilla. Vuodesta 1840 lähtien hän julkaisi useita satoja artikkeleita ja artikkeleita teknisistä ja tieteellisistä kysymyksistä. kasvitiede , musiikkiteoria ja lukuteoria nuorena, tieteen , matematiikan ja tekniikan pääaloille. Hän oli myös harrastelaulaja , pianisti ja sellisti , joka itse sävelsi humoristisia kappaleita. Hän kuoli naimattomana.

Nuoret

Poika luutnantti että Britannian armeijan David Rankinen ja Barbara Grahame, porvarillisen louhinta, William Rankinen sai ensimmäisen oppitunteja kotona; sen jälkeen hän pystyi osallistumaan Ayr-akatemiaan (1828-1829) ja lyhyen aikaa Glasgow'n lukioon (1830). Noin vuonna 1830 hänen perheensä muutti Edinburghiin, missä hän osallistui sotilas- ja meriakatemiaan vuonna 1834 matemaatikko George Leesin johdolla. Kun hän jo näytti parasta viettävällä matematiikan, hänen setänsä antoi hänelle latina kopio on Newtonin Principia .

Vuonna 1836 Rankine omistautui lukuisille tieteenaloille Edinburghin yliopistossa , mukaan lukien luonnonhistoria ( Robert Jamesonin valvonnassa ) ja luonnonfilosofia ( James David Forbesin valvonnassa ). Forbes myönsi hänelle palkintoja esseistään valon aaltomaisen luonteen osoittamisesta . Lomiensa aikana hän auttoi isäänsä, josta oli tullut johtaja vuodesta 1830 lähtien, ja myöhemmin talouspäällikkönä ja insinöörinä Edinburghin ja Dalkeithin rautateillä, joka on vastuussa hiilen toimittamisesta Skotlannin kasvavaan pääomaan. Hän jätti Edinburghin yliopiston vuonna 1838 ilman tutkintotodistusta ja ehkä perheensä taloudellisten vaikeuksien takia oppisopimuskoulutuksessa John Benjamin Macneillille, Irlannin rautateiden komission asiantuntijamittajalle . Opastuksensa aikana hän kehitti piirustustekniikkaa suunnitellakseen tapoja, joita kutsutaan "Rankine-piirtämismenetelmästä" lähtien, jossa hyödynnetään teodoliitin ominaisuuksia mahdollisimman hyvin , parannetaan huomattavasti asettelun tarkkuutta ja lisätään työn tuottavuutta. suunnittelijat. Itse asiassa tätä tekniikkaa käyttivät jo muut tutkimusyritykset, joten 1860-luvulla Rankine ja hänen edeltäjänsä puhkesivat ensisijaisen kiistan.

Rankinelle vuosi 1842 merkitsi alkua hänen yrityksilleen antaa syntyvä lämpötiete matemaattinen muoto, mutta kokeellisten mittausten puute hillitsi hänen pyrkimyksiään. Kuningatar Victorian vierailun aikana Skotlannissa hän järjesti suuren kokonsa Arthurin istuimen yläpuolella , jota polttoaineen läpi puhallettu kuumavirta. Tämä pyre oli signaali sytyttää joukko muita kokkoja Skotlannissa.

Rankinen oli Regius professori rakennustekniikan ja mekaniikan yliopiston Glasgow'n jaMarraskuu 1855 kuolemaansa asti Joulukuu 1872, Jatkuva hänen tieteellistä tutkimusta eri suuntiin, sekä maa- ja vesirakentamisen vuonna koneenrakennus .

Rankinen oli keskeinen muodostumiseen 2 on Lanarkshiren Rifle Corps, koulutetut vapaaehtoiset University of Glasgow vuonnaHeinäkuu 1859, Becoming kapteeni vuonna 1860, kun se oli tullut 1 s  seurassa 2 d Battalion, 1 kpl Lanarkshiren Rifle vapaaehtoisjoukot. Hän palveli siellä vuoteen 1864 asti, mutta luopui erilaisten tutkimustensa aiheuttamasta työstä, joista suurin osa oli omistettu merivoimien arkkitehtuurille .

Tieteellinen työ

Termodynamiikka

Lannistumatta hän jatkoi tutkimusta lämpökoneen mekaanisista periaatteista . Vaikka hänen teoriansa elastisten nesteiden pyörteistä , joiden säteet sopeutuvat spontaanisti polttokammion geometriaan, näyttää nykyään mielikuvitukselta, vuoteen 1849 mennessä Rankine oli onnistunut luomaan tyydyttyneen höyrynpaineen ja lämpötilan välisen suhteen . Seuraavana vuonna hän käytti teoria muodostamiseksi väliset suhteet lämpötila, paine ja tiheys sekä kaasujen ja ilmaista latentti lämpö ja haihtuminen on nestettä . Hän teki yllättävän (mutta myöhemmin empiirisesti vahvistetun) ennusteen, jonka mukaan tyydyttyneen höyryn näennäinen ominaislämpö on negatiivinen.

Myöhemmin hän sitoutui laskemaan lämpömoottoreiden hyötysuhteen vedoten omaa lämpöä koskevaan teoriaansa vahvistaakseen periaatteen, jonka mukaan lämpömoottorin suurin hyötysuhde riippuu vain niiden kahden lähteen lämpötilasta, joiden kautta moottori toimii. Vaikka saksalainen lääkäri Rudolf Clausius ja fyysikko William Thomson olivat jo muotoilleet tämän tuloksen, Rankine väitti, että hänen lausuntonsa perustui yksinomaan molekyylipyörteiden hypoteesiin turvautumatta Carnotin teoriaan tai muihin hypoteeseihin. Tämä työ on ensimmäinen virstanpylväs Rankinen ”termodynaamisessa” teoriassa.

Sitten Rankine muotoili uudelleen molekyyliteoriansa tulokset perustamalla ne makroskooppiseen energiateoriaan ja sen eri muotoihin: hän erotti "todellisen energian", joka hajoaa dynaamisissa prosesseissa, potentiaalisesta energiasta. , Joka korvaa sen taseen yhtälössä . Hän oletti, että summa näiden kahden energian pysyi vakiona, ajatus varmasti jo läsnä (mutta lyhyen aikaa) laissa energiansäästön ja joule . Vuodesta 1854 hän käytti yhä enemmän "termodynaamista toimintaansa", jonka hän myöhemmin huomasi olevan eroa entropiasta Clausiuksen mielessä. Vuoteen 1855 mennessä Rankine oli muotoillut " energian tieteen  ", joka esitti dynamiikkaa energian tiedeenä ja sen erilaisina muutoksina eikä voiman ja liikkeen suhteen . Tämä teoria saavutti kukoistuksensa 1890-luvulla .

Energetikko avasi Rankineelle yleisemmän vaihtoehdon esittämään tuloksiaan niin paljon, että 1850- luvun puoliväliin mennessä vihjeet molekyylipyörteisiin harvinaisivat hänen kirjoituksissaan. Se kuitenkin väitti, että elektromagnetismin on Maxwell oli vain jatke hänen pyörre malli. Myöhemmin, vuonna 1864 , hän vastusti Clausiusin ja James Clerk Maxwellin mikroskooppisia teorioita , jotka perustuivat lineaarisiin atomivärähtelyihin, sopimattomiksi: hänen oli tunnustettava näiden omien kilpailevien teorioiden menestys vasta vuonna 1869. Hänen oma atomimallinsa oli sitten käytännössä identtinen Thomsonin kanssa.

Konetekniikan professorina hän sovelsi omia teorioitaan saadakseen teollisuudessa käyttökelpoisia tuloksia ja tutkien niiden fyysisiä periaatteita:

Pyörivien koneiden historia on pitkä sarja edestakaisin teorian ja käytännön välillä. Rankine tuotti ensimmäisen kehruuteoriansa vuonna 1869, mutta hänen mallinsa oli epätäydellinen ja päätyi siihen, että ylikriittisiä nopeuksia ei voitu saavuttaa.

Metallien väsymystä koskeva tutkimus

Rankinen oli yksi ensimmäisistä insinöörien todeta, että pilalle väsymys sekä puiden ja telit tapauksessa oli sen alkuperä ulkonäkö ( "boot") ja kasvua halkeamia . 1840- luvun alkupuolella hän alkoi tutkia useita rikkoutuneita akseleita ja osoitti, että nämä nivelet epäonnistuivat halkeaman etenemisellä osan olkapäästä tai stressin keskittymisalueelta. Oli todennäköistä, että yksi Meudon-rautatieonnettomuudessa osallisena olevan veturin yksi johtavista telistä (8. toukokuuta 1842) rikkoi tällä tavalla. Rankine esitteli havainnot artikkelissa, joka lähetettiin rakennusinsinöörien laitokselle. Tämä tutkimus jäi kuitenkin huomaamatta, useat insinöörit uskoivat edelleen, että jännityskentän soveltaminen johti  metallin "  uudelleenkiteytymiseen ". Tämän virheellisen uudelleenkiteyttämisteorian piti edelleen hidastaa tutkimusta William Fairbairnin teoksen julkaisemiseen muutama vuosi myöhemmin.

Maa- ja vesirakentaminen

Rankinen monet lausunnot koskevat:

Merenkulun suunnittelu

Rankinen teki tiivistä yhteistyötä telakoiden Clyde laivan ja hänen ystävänsä ja pitkäaikainen yhteistyökumppaninsa James Robert Napier  (in) , tehty laivanrakennusarkkitehtuurin tiedettä täysimittaisen insinööri. William Thomsonin ja muiden ohella Rankine oli HMS-kapteenin uppoamista käsittelevän tutkintalautakunnan jäsen (1869).

Palkinnot

Jälkipolvi

Tärkeimmät kirjoitukset

Kirjat

Artikkelit

Huomautuksia ja viitteitä

  1. Joule oli julkaissut tämän lausunnon vuonna 1845.

Bibliografiset lähteet

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit