William John Macquorn Rankine para niños

Datos para niños William John Macquorn Rankine
Información personal
Nacimiento	5 de julio de 1820 Edimburgo, Escocia
Fallecimiento	24 de diciembre de 1872 Glasgow, Escocia
Nacionalidad	escocesa
Lengua materna	Inglés
Educación
Educado en	Universidad de Edimburgo
Información profesional
Área	Física, Ingeniería
Conocido por	Termodinámica; Fatiga de materiales
Cargos ocupados	Regius Professor of Civil Engineering and Mechanics (1855-1873)
Empleador	Universidad de Glasgow
Miembro de	Royal Society Royal Society of Edinburgh
Distinciones	Miembro de la Royal Society Miembro de la Sociedad Real de Edimburgo Medalla Keith (1851)

William John Macquorn Rankine (nacido el 5 de julio de 1820 en Edimburgo, Escocia, y fallecido el 24 de diciembre de 1872 en Glasgow, Escocia) fue un destacado ingeniero y físico escocés. Es reconocido como uno de los pioneros de la termodinámica, una rama de la física que estudia el calor y la energía.

Rankine se centró especialmente en la primera ley de la termodinámica. También es famoso por proponer la escala Rankine para medir la temperatura. Desarrolló una teoría completa sobre el funcionamiento de los motores de vapor y otros motores que usan calor. Sus libros sobre ingeniería fueron muy importantes y se usaron durante décadas. Publicó muchos artículos sobre ciencia e ingeniería. Sus intereses eran muy variados, desde la botánica y la teoría musical hasta las matemáticas y la ingeniería. Además, era un aficionado a la música: le gustaba cantar, tocar el piano y el violonchelo, e incluso componía canciones divertidas.

Biografía de William Rankine

William Rankine nació en una familia donde su padre, David Rankine, era teniente del ejército británico. Su madre, Barbara Grahame, venía de una familia importante de abogados y banqueros. Debido a su salud, William fue educado en casa al principio. Luego asistió a la Academia Ayr y, por un corto tiempo, a la Escuela Superior de Glasgow.

Alrededor de 1830, su familia se mudó a Edimburgo. En 1834, William comenzó a estudiar en la Academia Naval con el matemático George Lees. Para entonces, ya era muy bueno en matemáticas. Su tío le regaló los Principia de Isaac Newton, un libro muy importante de física.

Educación y primeros trabajos

En 1836, Rankine empezó a estudiar muchas materias científicas en la Universidad de Edimburgo. Estudió historia natural y filosofía natural con el físico James David Forbes. Ganó premios por sus ensayos sobre cómo investigar en física y sobre la teoría ondulatoria de la luz.

Durante las vacaciones, ayudaba a su padre, quien trabajaba en el Ferrocarril Edimburgo y Dalkeith. En 1838, dejó la universidad sin graduarse, lo cual no era raro en esa época. Se fue a Irlanda para formarse como ingeniero civil. Allí fue aprendiz de Sir John Benjamin MacNeill, un ingeniero civil muy conocido.

Mientras era aprendiz, Rankine desarrolló una técnica para trazar las curvas de las vías del ferrocarril. Esta técnica, conocida como el método de Rankine, mejoró mucho la precisión y la rapidez.

Carrera profesional y reconocimientos

Entre 1844 y 1848, Rankine trabajó en la construcción de varios ferrocarriles. En 1845, propuso un proyecto para el suministro de agua en Edimburgo, pero no fue aceptado.

En 1849, fue elegido miembro de la Royal Society of Edinburgh. En 1852, se unió a la Philosophical Society de Glasgow. Al año siguiente, el 2 de junio de 1853, se convirtió en miembro de la Royal Society de Londres, una de las sociedades científicas más importantes.

Por sus investigaciones en termodinámica, la Royal Society of Edinburgh le otorgó la Medalla Keith en 1854. En noviembre de 1855, fue nombrado profesor de Ingeniería Civil y Mecánica en la Universidad de Glasgow. Ocupó este puesto hasta su fallecimiento.

Desde su cátedra, trabajó con los constructores navales de Glasgow para mejorar el diseño de barcos y sus motores. También impulsó que la ingeniería fuera reconocida como una carrera universitaria. Gracias a sus esfuerzos, la universidad introdujo un certificado en Ciencia de la Ingeniería en 1863 y el grado de Bachiller en Ciencias (BSc) para ingeniería en 1872.

Contribuciones y últimos años

En 1856, Rankine estudió la estabilidad de las chimeneas después de una gran tormenta. Al año siguiente, recibió un doctorado honorífico del Trinity College (Dublín). También fundó la Institución de Ingenieros y Constructores Navales de Escocia, siendo su primer presidente.

Publicó libros importantes como A Manual of Applied Mechanics (1858) y Manual of the Steam Engine and other Prime Movers (1859). En 1861, terminó su Manual of Civil Engineering.

En 1862, fue jurado de maquinaria en la Exposición Universal de Londres. En 1864, se centró en la ingeniería naval y la mecánica de fluidos, investigando las olas y el movimiento de los barcos. También dio conferencias en la Real Escuela de Arquitectura Naval.

En 1866, fue editor y autor principal del libro Shipbuilding - Theoretical and Practical. En 1868, fue elegido miembro de la Real Academia de las Ciencias de Suecia. En 1870, publicó Machinery and Millwork. También participó en la investigación del hundimiento del HMS Captain y fue miembro del Comité de Navíos de Guerra.

En 1871, fue elegido vicepresidente de la Royal Society of Edinburgh. En 1872, investigó las causas de explosiones en molinos de grano. Falleció el 24 de diciembre de 1872 en su casa de Glasgow.

Aportes a la Termodinámica

En 1842, Rankine intentó por primera vez describir el calor con fórmulas matemáticas. Aunque al principio le faltaron datos, siguió adelante con su interés en los motores de calor.

En 1849, logró encontrar la relación entre la presión del vapor saturado y la temperatura. Al año siguiente, usó su teoría para conectar la temperatura, la presión y la densidad de los gases. También calculó el calor latente de evaporación de un líquido. Predijo que el calor específico aparente del vapor saturado sería negativo, lo cual fue una sorpresa.

Animado por sus logros, Rankine calculó la eficiencia de los motores de calor. Su teoría decía que la máxima eficiencia de un motor de calor solo depende de las dos temperaturas entre las que funciona. Aunque otros científicos como Rudolf Clausius y William Thomson (Lord Kelvin) habían llegado a conclusiones similares, Rankine afirmó que su resultado se basaba en su propia idea de las moléculas.

Más tarde, Rankine reformuló sus teorías moleculares usando conceptos de energía. Definió la "energía real" que se pierde y la "energía potencial" que la reemplaza. Propuso que la suma de estas dos energías se mantiene constante, una idea relacionada con la ley de conservación de la energía.

Desde 1854, usó una función termodinámica que luego se dio cuenta que era igual a la entropía de Clausius. Para 1855, Rankine había creado una "ciencia de la energética". Esta ciencia explicaba la dinámica (el estudio del movimiento) en términos de energía y sus transformaciones, en lugar de fuerza y movimiento. Esta teoría fue muy influyente.

En 1859, propuso la escala de temperatura de Rankine. Esta es una escala de temperatura absoluta, donde cada grado es igual a un grado Fahrenheit.

Como profesor de ingeniería, Rankine usó sus teorías para desarrollar resultados prácticos. Algunos de sus principios físicos incluyen:

• La ecuación de Rankine-Hugoniot: Describe cómo se propagan las ondas de choque. Lleva su nombre y el del ingeniero francés Pierre Henri Hugoniot.
• El ciclo Rankine: Es un análisis de un motor de vapor ideal con condensador. Ayuda a calcular la máxima eficiencia de estos motores.
• Propiedades de los gases y del vapor.

Fatiga de Materiales

Dibujo de una falla por fatiga en un eje, 1843.

Rankine fue uno de los primeros ingenieros en darse cuenta de que las fallas por fatiga en los ejes de los trenes eran causadas por el inicio y crecimiento de grietas. A principios de la década de 1840, examinó muchos ejes rotos. Esto fue especialmente importante después de un accidente de tren en Versalles en 1842, donde un eje se rompió y causó la muerte de más de cincuenta personas.

Rankine demostró que los ejes fallaban porque una grieta crecía lentamente desde un punto débil en la pieza. Sus conclusiones fueron apoyadas por análisis similares de otros ingenieros. Este proceso de crecimiento lento de grietas ahora se conoce como "fatiga de metales".

Presentó sus hallazgos en un artículo, pero muchos ingenieros no le hicieron caso. Creían erróneamente que la tensión podía "recristalizar" el metal. Esta idea equivocada impidió investigaciones útiles hasta que los trabajos de William Fairbairn demostraron el efecto debilitante de la flexión repetida en las vigas.

Ingeniería Naval e Hidrodinámica

Rankine trabajó con constructores navales del río Clyde, especialmente con su amigo James Robert Napier. Juntos, mejoraron el diseño de los barcos, añadiendo precisión y teoría a un campo que antes se basaba más en la experiencia. Fue editor y autor principal del libro Shipbuilding - Theoretical and Practical.

Contribuyó mucho a la teoría del diseño y movimiento de los barcos. Estudió el movimiento de las olas y cómo se balancean los barcos. Su análisis del flujo de agua alrededor de cuerpos le permitió determinar las formas de los barcos que tendrían menos resistencia al moverse en el mar. También calculó la eficiencia de las hélices.

Otros Trabajos

Rankine trabajó en muchos otros campos de la Física y la Ingeniería. En física, además de la termodinámica, investigó la teoría atómica, la elasticidad y la dinámica de fluidos. En ingeniería, hizo contribuciones en construcciones de mampostería, propiedades de las columnas de hierro fundido, métodos para trazar curvas ferroviarias, mecánica de suelos y suministro de agua potable.

Publicaciones Importantes

Rankine escribió varios libros técnicos y científicos que fueron muy influyentes:

• A Manual of Applied Mechanics (1858)
• A Manual of the Steam Engine and Other Prime Movers (1859)
• A Manual of Civil Engineering (1862)
• Useful Rules and Tables Relating to Mensuration, Engineering, Structures, and Machines (1866)
• A Manual of Machinery and Millwork (1869)

También fue editor y autor principal de Shipbuilding, Theoretical and Practical (1866).

Además de sus trabajos técnicos, escribió un libro no técnico llamado Songs and Fables (1874), que incluía sus propias canciones humorísticas.

Publicó más de 150 artículos en diversas revistas científicas. Muchos de sus artículos más importantes sobre termodinámica, luz, elasticidad, energética e hidrodinámica se recopilaron en el libro Miscellaneous Scientific Papers (1881).

Reconocimientos y Legado

William Rankine recibió muchos honores a lo largo de su vida y después de ella:

• Miembro de la Royal Scottish Society of Arts.
• Miembro de la Royal Society of Edinburgh (1850).
• Miembro de la Royal Society de Londres (1853).
• Medalla Keith de la Royal Society of Edinburgh (1854).
• Fundador y primer presidente de la Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland (1857).
• Doctor en Leyes (LL. D.) honoris causa del Trinity College (Dublín).
• Miembro extranjero de la Kungliga Vetenskapsakademien (Real Academia Sueca de Ciencias) (1868).
• La escala termométrica Rankine lleva su nombre en su honor.
• El cráter lunar Rankine también fue nombrado en su memoria.
• Fue incluido en el Salón de la Fama de la Ingeniería Escocesa en 2013.
• Las Conferencias Rankine de la British Geotechnical Association se llaman así en su honor desde 1961.

Galería de imágenes

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  Dibujo de una falla por fatiga en un eje, 1843.

Véase también

En inglés: William Rankine Facts for Kids