William John Macquorn Rankine (Edimburgo, 5 de julho de 1820 - Glasgow, 24 de dezembro de 1872) foi um engenheiro e físico escocês. Ele tinha interesses muito diferentes; em sua juventude, ele se interessou por botânica, teoria musical e teoria dos números e em seus últimos anos em matemática e tecnologia.
Junto com Rudolf Clausius e William Thomson, ele está entre os fundadores da termodinâmica. Ele também desenvolveu a teoria por trás do motor a vapor, introduziu conceitos como energia cinética e potencial e investigou ondas de choque e fadiga de metal.
William Rankine: biografia e vida
William John Macquorn Rankine era filho do soldado profissional e mais tarde engenheiro civil David Rankine e filha da banqueira de Glasgow, Barbara Grahame. Ele frequentou a escola primária em Ayr e Glasgow apenas alguns anos depois que a família se mudou para lá em 1830.
Depois de ler, aos quatorze anos, a maior obra de Isaac Newton, Principia Mathematica (1687) em latim, ele se interessou pela física.
Aos dezesseis anos, em 1836, começou a estudar ciências naturais na Universidade de Edimburgo, onde aprendeu, entre outras coisas, filosofia natural com James David Forbes e história natural com Robert Jameson.
Em 1838 ele deixou a universidade e tornou-se assistente do engenheiro civil irlandês John Benjamin MacNeill. Ele trabalhou aqui no projeto de ferrovias, na construção de portos e na construção de esgotos. Em 1855 foi nomeado professor de Engenharia Civil e Engenharia Mecânica na Universidade de Glasgow.
Rankine tornou-se membro da Royal Society de Edimburgo em 1849 e da Royal Society de Londres em 1853. Ele também foi membro da Royal Swedish Society of Sciences e da American American Academy of Arts and Sciences. Em 1857 ele fundou uma filial escocesa da "Instituição de Engenheiros Civis" e foi seu primeiro presidente até 1870. Em 1857, Rankine recebeu um doutorado honorário do Trinity College em Dublin.
Endossos de William Rankine na ciência
Além de seu trabalho como engenheiro civil, Rankine fez várias contribuições para a ciência. Ele escreveu obras padrão sobre mecânica, teoria e prática do vapor, princípios de engenharia civil e princípios mecânicos de construção.
O trabalho de Rankine foi capaz de preencher a lacuna entre a prática da engenharia e a investigação científica.
Pesquisa de engenharia mecânica
Devido à sua associação com as ferrovias, Rankine inicialmente se concentrou na engenharia mecânica e no estudo da resistência dos materiais.
No campo da estática, desenvolveu métodos para calcular a distribuição de forças em estruturas de edifícios. Ele também estudou mecânica dos fluidos e design de navios.
Contribuições em física
Ao longo da década de 1940, ele buscou as leis fundamentais por meio de experimentos com processos termodinâmicos. Em 1852, ele declarou o que mais tarde seria chamado de lei da conservação da energia: "a energia não é criada nem destruída, ela só pode ser transformada".
Hipótese das vértebras moleculares
Uma suposição central no trabalho científico de Rankine foi sua hipótese de vértebras moleculares (redemoinhos em escala molecular), também chamada de "teoria centrífuga da elasticidade". De acordo com essa hipótese, toda a matéria consistia em moléculas formadas por núcleos atômicos rodeados por uma atmosfera elástica, mantida no lugar por forças atrativas.
William Rankine também aproximou que o calor era uma espécie de vibração da atmosfera que girava em torno do núcleo atômico e a luz era, na verdade, uma vibração que surgia do movimento dos núcleos atômicos e se espalhava ainda mais graças à atração e mútua repulsão desses núcleos.
Termodinâmica: escala de temperatura e ciclo de Rankine
Com base em sua hipótese de vértebras moleculares em 1849, ele encontrou a conexão entre pressão de vapor saturado e temperatura. No ano seguinte, ele encontrou algumas conexões entre as quantidades de temperatura, pressão e densidade do gás e descreveu o calor latente após a evaporação de um líquido.
Ele mostrou que uma certa quantidade de calor desapareceu e chegou à sua própria formulação da segunda lei da termodinâmica.
Rankine introduziu o nome "energia" para a quantidade física fundamental anteriormente conhecida como "força vital". Ele também foi o primeiro a descrever a transferência de energia em motores a vapor.
William John Macquorn Rankine afirmou com base em sua própria teoria que a eficiência máxima dos motores térmicos dependeria apenas das flutuações de temperatura a que esses motores são submetidos durante a operação.
Um dos ciclos termodinâmicos mais importantes, o ciclo de Rankine, recebeu o nome do físico escocês.
Em 1859, Rankine propôs sua escala Rankine para medir temperaturas absolutas.
