Вільяму Джону Макуорну Ранкіну (Ренкіну) пощастило створити кар’єру шотландського математика та фізика. Саме він стояв біля джерел термодинаміки, і робив особливий акцент на її Першому законі. Однак на цьому внесок Ранкіна у науку не закінчився. Адже він розробив ще безліч речей, які згодом увійшли до скарбниці найціннішої наукової спадщини. А публікації Вільяма мали величезний попит ще багато років після його смерті.
У цій статті ви зможете ближче познайомитися з біографією та результатами діяльності одного з найталановитіших вчених Единбурга. Адже його шлях складається з безлічі воістину дивовижних фактів та подій. Edinburgh1.one розповість більше про це.
Ранні роки
Ренкін народився 5 липня 1820 в Единбурзі.
Цікаво, що батько майбутнього вченого був інженером-будівельником, але з великим досвідом військового. А ось мати Вільяма походила з сім’ї, члени якої були переважно банкірами та юристами.
Через те, що посадові обов’язки батька змусили його часто подорожувати країною, його родина переїжджала разом із ним. Тому після здобуття домашньої освіти, шкільне навчання Вільям почав спочатку у місті Ер, а потім – у Глазго.
1830-го Ранкіни повернулися до рідного Единбурга.
Розвиток діяльності
Після повернення до Единбурга діяльність Вільяма почала розвиватися досить цікаво.
Так, у 1834 він вступив до Шотландської військово-морської академії. А через два роки, тобто в 1836, він став студентом Единбурзького університету. В процесі навчання юнака особливо цікавило природознавство та натурфілософія.
Важливий етап
Важливо зазначити, що під час канікул Вільям також не байдикував, а набрався корисного досвіду, допомагаючи своєму батькові, якого згодом поставили на посаду скарбника та інженера залізниці Едінбург-Далкіт.
1838 рік ознаменувався для Вільяма випуском з Единбурзького університету. При цьому навчальний ступінь він так і не отримав. А натомість почав навчатися у сера Джона Бенджаміна Макнейла, який тоді був інспектором Ірландської залізничної комісії.
Навчаючись, Вільяму пощастило розробити унікальну техніку. Згодом вона здобула славу методу Ранкіна. І її застосовували у тому, щоб будувати залізничні криві, використовуючи теодоліт. А це, у свою чергу, забезпечило суттєве покращення точності та продуктивності.
Дана техніка використовувалася й іншими інженерами. І цей факт у 1860-х став причиною суперечки щодо пріоритету Ранкіна.
Наукова робота
У 1842 Вільям вперше спробував звести до математичної формули явища тепла. Однак через те, що експериментальні дані йому так і не вдалося отримати, у Ранкіна нічого не вийшло.
Також вчений вирішив повернутись до тієї сфери, яка неймовірно цікавила його в юності, а саме – до механіки теплового двигуна. І вже в 1849 він зміг виявити те, як взаємопов’язана температура з насиченою парою.
А 1850 рік дозволив Вільяму вийти на більш високий рівень, встановивши зв’язок між тиском, газовою щільністю і температурою. І саме Ранкін зміг тоді довести факт, що на той час став справжньою сенсацією. Він зазначив, що питома теплота насиченої пари буде негативною.
Наступні досягнення
Завдяки такому успішному результату, в 1851 Вільям почав розраховувати ефективність теплових двигунів. І в результаті він дійшов висновку, що максимальний ККД будь-якої теплової машини є функцією лише двох температур, між якими вона працює.
До того ж справедливо зазначити, що аналогічний принцип вже висували Рудольф Клаузіус та Вільям Томсон (лорд Кельвін).
Однак за твердженням Ранкіна, в основу його результату лягла виключно його гіпотеза щодо молекулярних вихорів, а не теорія Карно, або якесь інше припущення.
Згодом саме цю роботу Ранкіна почали вважати першим кроком до того, щоб розробити більш повну теорію тепла.
Так, подальші успіхи Вільяма почалися з того, що в 1853 році він запропонував поняття “потенційної енергії”. А потім він перейняв результати своїх молекулярних теорій. І в основі цього він поклав макроскопічне пояснення енергії, і навіть її перетворення.
При цьому Вільям провів розмежування між реальною (губиться під час динамічних процесів) та потенційною енергією (вона замінює реальну). Вчений висунув припущення щодо сталості суми двох енергій.
Нові досягнення
У 1855 році Ранкін знову здивував спільноту вчених, сформулювавши науку про енергетику. Саме вона змогла пояснити динаміку, виходячи з енергії та її перетворення.
А в 1859 році в науковій спільноті вперше почули про шкалу Ранкіна. Вчений став розробником абсолютної або термодинамічної шкали, градус якої дорівнює градусу Фаренгейта.
Пізніше Ранкін зайнявся розширенням теорії загальної теплової смерті Кельвіна. І нарешті в 1862 році йому вдалося досягти бажаного результату. Тоді до нього приєднався сам лорд Кельвін і разом вони змогли сформулювати парадокс теплової смерті. За допомогою останнього вченим вдалося спростувати можливість існування нескінченно старого Всесвіту.
Дебютант
Варто зазначити, що Ранкін був дебютантом серед інженерів, усвідомивши, що виникнення втомлених руйнувань залізничних осей викликають крихкі тріщини.
Початок 1840-х для вченого ознаменувався дослідженням величезної кількості зламаних осей.
І ще більше Вільям заглибився в цей процес після трагедії з поїздом у Версалі в 1842 році. Тоді локомотивна вісь раптово зламалася, і це призвело до смерті понад п’ятдесят пасажирів.
Ранкін довів, що причиною виходу осей з ладу стало збільшення маленької тріщини, яка йшла від уступу чи шпонкової канавки.
В результаті Вільям вирішив подати результати своїх досліджень Інституту цивільного будівництва, надавши відповідний документ. Але, на жаль, роботу Вільяма колеги проігнорували, тому що вони свято вірили у міф, пов’язаний із виникненням “перекристалізації” металу через напругу.
Потрібно сказати, що теорія рекристалізації не мала абсолютно ніяких вагомих підстав, та була помилковою. І до того ж через неї не проводилися дослідження. Так тривало доти, доки з’явилася робота Вільяма Фейрберна. Саме вона довела виникнення на великих балках багаторазового вигину ефекту, що послаблює.
Автор цінних публікацій
Повертаючись до біографії Ранкіна, важливо зазначити, що він мав відношення до такої важливої організації, як Королівське товариство Едінбурга. Його обрали членом у 1850 році. А з 1871 по 1872 роки Вільям перебував на посаді віце-президента цього Товариства.
Крім цього, в 1855 він став професором цивільного будівництва та механіки в Університеті Глазго.
І перебуваючи на цій посаді, Ранкін зміг написати безліч публікацій з інженерно-будівельних тем, які згодом користувалися величезною популярністю як серед вчених-теоретиків, так і практикантів.
Таким чином, Вільям Ранкін увійшов в історію наукового співтовариства як талановитий вчений і розробник важливих теорій. Внесок цього вченого у розвиток та вдосконалення термодинаміки є беззаперечним, і має величезну цінність. Адже кожна його робота була справжньою сенсацією та ставала доказом наявності чи відсутності певного явища. А згодом це дало можливість послідовникам Ранкіна отримати нові, не менш приголомшливі результати.
Земний шлях науковця завершився 24 грудня 1872 році, прямо напередодні Різдва. На момент смерті талановитому вченому було лише 52 роки.