Ранкин Джон Уильям Маккуорн
РАНКИН УИЛЬЯМ ДЖОН МАКУОРН
5.7.1820 – 24.12.1872
Можно только задаваться вопросом,
был ли блеск Уильяма Джона Макуорна
Ранкина наследственный или он был просто одаренным человеком своего
времени. В лекции, представленной перед
Британским геотехническим обществом в
Университете Глазго 13 декабря 1972,
Хью Б. Сутерланд, профессор граждан-ского строительства университета Глазго сказал относительно него:
- ' Ранкин был не обычным человеком. '
Он подобострастно описал свою задачу сообщения жизни и времени Ранкина, говоря:
' Это оставило меня с чувством, что все, что я могу рассказать, является данью гиганту прошлого от крошечного смертного из настоящего."
При окончании своей лекции, он заявил:
' Ранкин был наиболее замечательной комбинацией человеческого гения и юмора’.
Уильям Джон Макуорн Ранкин - имя, выгравированное в научной летописи во всем мире. Ранкин наиболее известен за свои достижения в термодинамике (описание эксплуатационного цикла идеального двигателя, используя пар или другие испарения) и механику почвы (земная теория давления). Так же другим звездным признаком этого великого человека было то, что он также был превосходным техническим педагогом. Он подчеркивал взаимную зависимость и гармонию между нормальной теорией и хорошей практикой, и он был ответствен за становление известных универ-ситетских "курсов бутерброда" в сотрудничестве с ведущими промышленниками в Шотландии. Его заявленная цель, " продвиже-ние науки в применении к практике в механических искусствах ", преследовалась во всей его работе как технический ученого и преподавателя.
Родился Ранкин в Шотландии в Эдинбурге 5 июля 1820, в семье инженера. Уже в юные годы смог проявить свои таланты, которые в последствии сделали его знаменитым. В шестнадцать лет, обучаясь в Эдинбургском университете, он получает золотую медаль за очерк по относительной волнообразной теории света, и двумя годами позже получает дополнительный приз за другой очерк по относи-тельным методам физического исследования. Финансовые проблемы вынудили молодого Уильяма оставить учебу на время, поступить на службу в помощники к своему отцу в компанию «Железная дорога Эдинбург&Далкейт». После года работы он уезжает в Ирландию и становится учеником сэра Джона Бенджамина МакНеилла ведущего гражданского инженера, бывшего инспектором Ирландской желез-нодорожной комиссии в то время. В течение этого периода, Ранкин развивал метод отправляющихся круглых кривых, известно с тех пор как " метод Ранкина ". После завершения своего ученичества в 1842, Ранкин возвратился в Шотландию, где работает на железных дорогах, в гаванях вплоть до 1848 года. В это же время молодой Уильям Джон Макуорн Ранкин начинает представлять свои разработки в Институт гражданских инженеров.
С 1848 он начинает ряд исследований в молекулярной физике, которая занимала его в течение всей оставшейся жизни. Но самые крупные исследов-ания и научные труды Ранкин сделал в области технической термодинамики, считаясь теперь, по праву, одним из основателей этого раздела общей физики.
В 1949 выпускает свои первые две работы по теории высокой температуры. Самая ранняя работа, «О зависимости между темпе-ратурой и максимальной эластичностью пара и других испарений»
(«On an Equation between the Temperature and the Maximum Elasticity of Steam and other Vapours») быланапечатанавЭдинбург-скомновомфилософскомжурнале. И в конце года высылает в Королевское общество в Эдинбурге, членом которого становится в 1853 году, свою работу «О формуле для вычисления расширения жидкостей высокой температурой»("OnaFormulaforCalculatingtheExpansionofLiquidsbyHeat").
В 1850-х годах успешно занимается научной работой в техни-ческой термодинамике. Параллельно с еще несколькими европей-скими учеными разрабатывает исчисление механической теории теплоты и попытался вывести из нее законы всех явлений, наблю-даемых в газах. Благодаря этим исследованиям, наряду с законом сохранения силы как первым началом, появляется второе начало новой теории теплоты, гласящее , что не всякая теплота заключен-ная в теле, может быть превращена в механическую работу. В связи с этим началом возник длинный спор по вопросу о границах его применимости. Благодаря этому ученые мало помалу вышли из специальной области теории теплоты и вступили в область более общих механических представлений. Второе начало, постепенно расширяясь, превратилось в общее механическое начало. Ранкин в сотрудничестве с Томсоном и Клаузисом разработал новый метод оценки паровых машин, важнейшего для всей теплотехники, наме-ченного еще в работах Карно, бывшего в противоречии с господ-ствовавшей до того теорией Памбурга. Шотландский ученый получил, что даже в наиболее паровой машине не все потребленное ею тепло может быть превращено в работу. Более того, что в силу существующих взаимоотношений, при значительной высоте темпе-ратуры всех применяемых тел над абсолютным нулем, большая часть тепла должна бесполезно переходить с одной части машины на другую или тратиться на изменение внутреннего состояния тела. Его перу принадлежит первые определения энергии и закона сохранения энергии в совершенно общем виде и с ясным сознанием вытекающих отсюда важных последствий. В своей научной работе «Об общем законе преобразования энергии»(«Onthegenerallawofthetransformationofenergy»,1853), представленном в Эдинбург-ском философском обществе, Ранкин написал, что энергия – это всякое свойство вещества, которое представляет собой силу или сравнимо с силой, способной производить изменения, сопровожда-ющиеся преодолением сопротивлений. Действующая энергия есть измеримое и передаваемое или превратимое свойство, присутствие которого в веществе вызывает в нем стремление изменить своё состояние в одном или нескольких отношениях. При наступлении этих изменений действующая энергия исчезает и заменяется потен-циальной энергией, которая измеряется величиной изменения состояния вещества, в связи с величиной того стремления или силы, благодаря которой это изменение произошло. После этого Ранкин выразил закон сохранения энергии в следующей форме: сумма всей энергии (потенциальной и кинетической) во Вселенной остается неизменной. Два года спустя шотландский ученый определенно указал, что цель этих новых определений заключается в том, чтобы взамен лишь гипотетических атомов и их сил дать новые отвлеченные понятия, которые не содержали бы в себе ничего гипотетического и были бы выведены непосредственно из фактов.