William John Macquorn Rankine


William John Macquorn Rankine
William John Macquorn Rankine
Rankine William signature.jpg
Nacimiento 5 de julio de 1820
Edimburgo, Escocia
Fallecimiento 24 de diciembre de 1872
Glasgow, Escocia
Nacionalidad escocesa
Campo Física, Ingeniería
Conocido por Escala de temperatura Rankine; Fatiga de materiales

William John Macquorn Rankine (5 de julio de 1820 - 24 de diciembre de 1872) fue un ingeniero y físico escocés.

Contenido

Biografía

William John Macquorn Rankine nació el día 5 de julio de 1820 en una familia de Edimburgo. Sus padres fueron David Rankine, teniente del Ejército Británico, y Barbara Grahame. Rankine, debido a su mala salud, fue educado en su hogar, pero más tarde asistió a la Academia Ayr (1828-9) y, por un tiempo muy breve, a la Escuela Superior de Glasgow (1830). Alrededor de 1830 la familia se mudó a Edimburgo, donde en 1834 empezó a estudiar en la Academia Naval con el matemático George Lees. Por ese año ya era muy competente en matemáticas y recibió, como regalo de su tío los Principia de Newton (1687), en latín original.

Rankine en 1836 comenzó a estudiar un amplio espectro de temas científicos en la Universidad de Edimburgo, incluyendo Historia Natural con Robert Jameson, y Filosofía Natural con James David Forbes. Estudiando con Forbes, fue galardonado con premios por los ensayos sobre métodos de investigación física y en la teoría ondulatoria (o de onda) de la luz. Durante las vacaciones, le ayudó a su padre que, a partir de 1830, fue gerente y, más tarde, eficaz tesorero e ingeniero de la Ferroviaria Edimburgo y Dalkeith, que llevó el carbón a la creciente ciudad. Salió de la Universidad de Edimburgo en 1838 sin un grado (hecho que entonces no era inusual) y, tal vez por la estrechez de las finanzas familiares, se convirtió en aprendiz de Sir John Benjamin MacNeill, quien era en ese momento inspector de la Comisión de Ferrocarriles de Irlanda. Durante su pupilaje desarrolló una técnica, más tarde conocida como el método de Rankine, para trazar las curvas del ferrocarril, aprovechando plenamente el teodolito y una mejora sustancial en la precisión y la productividad en los métodos existentes. De hecho, al mismo tiempo la técnica era usada por otros ingenieros - y en la década de 1860 hubo una controversia menor sobre la prioridad de Rankine.

El año 1842 dio también marco al primer intento de Rankine de reducir los fenómenos de calor a una fórmula matemática, pero su propósito fue frustrado por su falta de los datos experimentales.

Obra

Sin desanimarse, volvió a su fascinación juvenil con la mecánica del motor térmico. Aunque su teoría de circulación de las corrientes de los vórtices elásticos cuyos volúmenes espontáneamente adaptados a su entorno sonó antojadiza para los científicos formados bajo un concepto moderno, en 1849, había logrado encontrar la relación entre la presión de vapor saturado y la temperatura. Al año siguiente, utilizó su teoría para establecer relaciones entre la temperatura, la presión y la densidad de gases, y las expresiones para el calor latente de evaporación de un líquido. Él predijo con precisión el sorprendente hecho de que el aparente calor específico del vapor saturado sería negativo. Alentados por su éxito, se dedicó a calcular el rendimiento o eficiencia de los motores térmicos y utilizó su teoría como base para deducir el principio, que la máxima eficiencia de un motor térmico es una función sólo de las dos temperaturas entre las que opera. Aunque un resultado similar ya había sido deducido por Rudolf Clausius y William Thomson, 1er barón Kelvin, Rankine alegó que su resultado descansaba sobre su hipótesis molecular de vórtices por sí solo, en lugar de a la teoría de Carnot o algunas otras hipótesis. El trabajo marcó el primer paso en el camino de Rankine para desarrollar una teoría más completa de calor.

Rankine posteriormente refundó los resultados de su teorías moleculares en términos de una cuenta macroscópica de la energía y sus transformaciones. Él define y distingue entre la energía real que se pierde en los procesos dinámicos y la energía potencial por la que se reemplaza. Asumió que la suma de las dos energías es constante, una idea que ya era, aunque seguramente no por mucho tiempo, familiar en la ley de conservación de la energía. Desde 1854, se hizo amplio uso de su función termodinámica que más tarde se dio cuenta que era idéntica a la entropía de Clausius. En 1855, Rankine había formulado una ciencia de la energética que daba cuenta de una dinámica en términos de energía y sus transformaciones en lugar de fuerza y movimiento. La teoría fue muy influyente en la década de 1890. En 1859 propuso la escala de Rankine de temperatura, una escala absoluta o termodinámica, cuyo grado es igual a un grado Fahrenheit.

La teoría energética de Rankine ofreció una alternativa, bastante más convencional, a su ciencia y, desde mediados de la década de 1850, hizo bastante menos uso de sus vórtices moleculares. Sin embargo, siguió insistiendo en que la obra de Maxwell sobre electromagnetismo fue efectivamente una extensión de su modelo. Y, en 1864, alegó que las teorías microscópicas de calor propuestas por Clausius y James Clerk Maxwell, sobre la base del movimiento lineal atómico, son insuficientes. Sólo en 1869 Rankine admitió el éxito de estas teorías rivales. En ese momento, su propio modelo del átomo se había transformado casi idéntico al de Thomson.

Otros trabajos

Se desempeñó como profesor regius de ingeniería civil y mecánica en la Universidad de Glasgow a partir de noviembre de 1855 hasta su muerte en diciembre de 1872, siguiendo la investigación en ingeniería a lo largo de una serie de líneas en dichas disciplinas.

Rankine fue fundamental en la formación del 2º Cuerpo de Fusileros Voluntarios de Lanarkshire en la Universidad de Glasgow en julio de 1859, convirtiéndose en Mayor en 1860 después de formarse en la primera compañía del 2º Batallón del 1º Cuerpo de Fusileros Voluntarios de Lanarkshire, puesto que ocupó hasta 1864, cuando renunció debido a la presión de trabajo relacionado con la arquitectura naval.

Artículos y publicaciones

  • 1850 - Mechanical Action of Heat.
  • 1853 - On the General Law of Transformation of Energy.
  • 1858 - Manual of Applied Mechanics.
  • 1859 - Manual of the Steam-engine and Other Prime Movers.
  • 1861 - On the Thermodinamic Theory of Waves of Finite Longitudinal Disturbance.
  • 1861 - Manual of Civil Engineering.
  • 1869 - Manual of Machinery and Millwork.

Reconocimientos

  • En 1853 es nombrado miembro de la Royal Society.
  • En 1854 recibe la medalla de oro de la Royal Society of Edinburgh.
  • En 1857 es nombrado primer presidente del Instituto de Ingenieros de Escocia.
  • Un cráter de la Luna lleva su nombre.

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