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Rankine

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WILLIAM JOHN MACQUORN RANKINE   (1820 - 1872)


Físico e engenheiro civil, William John MacQuorn Rankine nasceu em 5 de julho de 1820, em Edimburgo, Escócia, tendo sido pessoa notável por seus trabalhos sobre termodinâmica, cujos manuais foram utilizados por várias décadas após publicados. Tal como Clausius e William Thompson (Lord Kelvin), foi um grande estudioso da ciência da termodinâmica, tendo desenvolvido uma teoria completa sobre calor e máquinas à vapor.

Rankine teve seus primeiros estudos em casa, pois quando criança tinha saúde fraca e seus pais preferiam mantê-lo em maior proteção. A partir de 1829 começou a freqüentar escolas e em 1834, quando já mostrava proficiência em matemática, ganhou de presente o "Principia" de Newton, em uma versão de 1687 escrita em Latim.

Com orientação de seus professores, em 1836 Rankine ganhou prêmios por ensaios sobre métodos de pesquisa física e teoria ondulatória. Após terminada sua faculdade, em 1838, talvez por questões financeiras tornou-se assistente aprendiz de Sir John Benjamin Macneill, supervisor da comissão de estradas de ferro da Irlanda. Durante este trabalho, Rankine desenvolveu uma técnica para a construção de curvas da estrada de ferro, mais tarde conhecida como Método Rankine, onde eram explorados todos os recursos do teodolito, proporcionando uma substancial melhoria da precisão e produtividade em relação aos métodos existentes.

Já como professor de engenharia na Universidade de Glasgow (1855-1872), conceituou a energia potencial e a energia cinética estudando hidrodinâmica. Formado como engenheiro civil, passou a lecionar em Glasgow tanto essa especialidade como mecânica. Na engenharia civil, desenvolveu métodos para estudar a distribuição de forças em estruturas das construções, especialmente na área de mecânica dos solos.

Foi pioneiro na consideração do termo energia como sinônimo de trabalho e criou os conceitos de energia potencial e energia cinética. Rankine foi o criador do termo "adiabático" que popularizou-se em engenharia após a publicação da sua obra "A Manual of Steam Engine and Other Prime Movers", em 1859. Também estudou teoria do calor, assunto de grande ênfase em sua época, e as propriedades dinâmicas do vapor d'água.

Procurou explicar as teorias de Carnot formulando hipóteses próprias, estudos estes que teriam continuidade com Maxwell e que se tornariam básicos para o estabelecimento da primeira lei da termodinâmica e a descoberta e utilização da propriedade entropia, designada por ele como "função termodinâmica", atribuindo-lhe a letra f em vez de s como fazia Clausius. No entanto, foi Clausius quem melhor descreveu o significado desta nova propriedade, aplicando-a com grande clareza.

Em meio a seus estudos, em 1859 Rankine propôs a adoção de uma escala de temperatura onde seu ponto de partida, de forma similar à escala Kelvin, seria o zero absoluto, tendo, porém, sua progressão de graus definida exatamente como a escala Fahrenheit; da mesma forma que a escala Kelvin tem progressão igual à escala Celsius. Assim, a temperatura de -459.67 °F é exatamente igual a 0 °R e a 0 K.

Apesar de muitos engenheiros americanos e ingleses ainda medirem temperaturas termodinâmicas utilizando a escala Rankine, este uso tende a ser substituído pela escala Kelvin por ter sido esta última a escolhida pela comunidade científica como padronização pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).

Rankine também elaborou um ciclo termodinâmico que foi batizado com seu nome, onde, como outros ciclos, sua eficiência máxima é dada a partir de um cálculo com base na máxima eficiência do ciclo Carnot.

Rankine foi um dos primeiros engenheiros a reconhecer que a fadiga e quebra dos eixos dos trens era causada pela formação e crescimento de minúsculas fendas em pontos de maior concentração de carga sobre o material. Seus estudos mostraram a similaridade dos casos de quebra apontando para esta mesma causa e apresentou suas conclusões por escrito ao "Institution of Civil Engineers". Seu estudo, porém, foi ignorado pelo fato de muitos engenheiros da época persistirem em acreditar que as quebras por stress eram causadas por uma "recristalização" do metal. Esta convicção equivocada inibiu uma pesquisa mais profunda, o que só veio a ocorrer alguns anos mais tarde, pelo trabalho de William Fairbairn.

Seus interesses sempre foram variados, tendo estudado história natural filosofia, botânica, teoria dos números, teoria da música, tendo sido, inclusive, cantor, instrumentista e compositor

Foi eleito membro da Royal Society de Edimburg, em 1850 e de Londres em 1853, entre outros títulos. Faleceu em 24 de dezembro de 1872 em Glasgow, Escócia. Outras obras suas suas foram "Manual of Applied Mechanics", de 1858 e "On the Thermodynamic Theory of Waves of Finite Longitudinal Disturbance", publicada em 1860.

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