Кто такой кельвин ученый. Абсолютный ноль лорда кельвина

Уильям Томсон, барон Кельвин (англ. William Thomson, 1st Baron Kelvin; 26 июня 1824 года, Белфаст, Ирландия - 17 декабря 1907 года, Ларгс, Шотландия) - британский физик и механик. Известен своими работами в области термодинамики, механики, электродинамики.

Биография

Уильям Томсон родился 26 июня 1824 года в городе Белфасте. Предки Томсона были ирландскими фермерами; его отец Джеймс Томсон, известный математик, с 1814 года был учителем в Belfast Academical Institution, затем с 1832 года профессором математики в Глазго; известен учебниками по математике, выдержавшими десятки изданий. Уильям Томсон и его старший брат Джеймс учились в колледже в Глазго, а затем в колледже св. Петра в Кембридже, в котором Уильям окончил курс наук в 1845 году.

В 1846 году двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго.

В 1856 году учёный был награждён Королевской медалью Лондонского королевского общества.

С 1880 по 1882 президент Лондонского общества физиков. Необыкновенные заслуги Томсона в чистой и прикладной науке были вполне оценены его современниками.

В 1866 году Томсон был посвящён в рыцарское достоинство, в 1892 году королева Виктория пожаловала ему пэрство с титулом «барон Кельвин» по реке Кельвин, протекающей мимо университета Глазго и впадающей в реку Клайд.

Научная деятельность

Ещё студентом Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к вопросам физики и в исследовании «The uniform motion of heat in homogeneous solid and its connection with the mathematical theory of electricity» («The Cambridge math. Journ.», 1842) провёл важные аналогии между явлениями распространения тепла и электрического тока, показав, как решение вопросов одной из этих областей применить к вопросам другой. В другом исследовании «The Linear Motion of Heat» (1842, ibid.) Томсон развил принципы, которые затем плодотворно приложил ко многим вопросам динамической геологии, например, к вопросу об охлаждении Земли.

В 1845 году, находясь в Париже, Томсон начал в журнале Жозефа Лиувилля публикацию ряда статей по электростатике, в которых излагал свой метод электрических изображений, давший возможность просто решить многие труднейшие задачи электростатики.

В 1849 году Томсон начал работы по термодинамике, которые были опубликованы в изданиях королевского общества в Эдинбурге. В первой из этих работ Томсон, опираясь на исследования Джоуля, указал, как следует изменить принцип Карно, изложенный в сочинении последнего «Rflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres dvelopper cette puissance» (1824), с тем чтобы принцип согласовался с современными данными; эта работа содержит одну из первых формулировок второго закона термодинамики. В 1852 году Томсон дал другую его формулировку, именно учение о рассеянии энергии. В том же году Томсон совместно с Джоулем провёл исследование охлаждения газов при расширении без совершения работы, которое послужило переходной ступенью от теории идеальных газов к теории реальных газов.

Начатая в 1855 году работа по термоэлектричеству («Electrodynamic Qualities of Metals») вызвала усиленную экспериментальную работу; в работе принимали участие студенты университета Глазго, что положило начало первым в Великобритании практическим работам студентов, а также начало лаборатории по физике в Глазго.

В пятидесятых годах XIX века Томсон заинтересовался вопросом о трансатлантической телеграфии; побуждаемый неудачами первых пионеров-практиков, Томсон теоретически исследовал вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей и пришёл к заключениям величайшей практической важности, давшим возможность осуществить телеграфирование через океан. Попутно Томсон вывел условия существования колебательного электрического разряда (1853), вновь найденные позже Кирхгофом (1864) и лёгшие в основу всего учения об электрических колебаниях. В экспедиции для прокладки кабеля Томсона познакомился с нуждами морского дела, что привело к усовершенствованию лота и компаса (1872-1876).

(26.06.1824 - 17.12.1907)

Один из величайших физиков. Предки Томсона были ирландские фермеры; отец его Джемс Томсон (1776-1849), известный математик, был с 1814 г. учителем в Belfast Academical Institution, затем с 1832 г. профессор математики в Глазго; известен учебниками по математике, выдержавшими десятки изданий. Уильям Томсон вместе со старшим братом, Джемсом учились в колледже в Глазго, а затем в St. Peter Kolleǵe в Кембридже, в котором Томсон закончил курс наук в 1845 г.

В 1846 г. двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго. Необыкновенные заслуги Томсона в чистой и прикладной науке были вполне оценены его современниками.

В 1866 г. Томсон возведён в дворянское достоинство, в 1892 г. королева Виктория пожаловала ему пэрство с титулом "барон Кельвин".

Ещё студентом, Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к вопросам физики и в замечательном исследовании "The uniform motion of heat in homogeneous solid and i ts connection with the mathematical theory of electricity" ("The Cambridge math. Journ.", 1842) провёл важные аналогии между явлениями распространения тепла и электрического тока и показал, как решение вопросов из одной из этих областей применить к вопросам другой области. В другом исследовании "The Linear Motion of Heat" (1842, ibid.) Томсон развил принципы, которые затем плодотворно приложил ко многим вопросам динамической геологии, например, к вопросу об охлаждении земли.

В 1845 г., находясь в Париже, Томсон начинает в журнале Лиувилля печатание ряда статей по электростатике, в которых излагает свой метод электрических изображений, давший возможность просто решить многие труднейшие задачи электростатики.

С 1849 г. начинаются работы Томсона по термодинамике, напечатанные в изданиях королевского общества в Эдинбурге. В первой из этих работ Томсон, опираясь на исследования Джоуля, указывает, как следует изменить принцип Карно, изложенный в сочинении последнего "Réflexions sur la puissance motлее du feu" (1824) для того, чтобы принцип согласовался с современными данными; эта знаменитая работа содержит первую формулировку второго принципа термодинамики.

В 1852 г. Томсон даёт другую формулировку его, именно учение об рассеянии энергии (dissipation of energy).

В том же году Томсон совместно с Джоулем производит известное исследование над охлаждением газов при расширении без совершения работы, которое послужило переходной ступенью от теории газов идеальных к теории действительных газов.

Начатая в 1855 г. работа по термоэлектричеству ("Electrodynamic Qualities of Metals") вызвала усиленную экспериментальную работу; в работе принимали участие студенты, и это положило начало практическим работам студентов в университете Глазго - первым в Англии, а также начало лаборатории по физике в Глазго.

В пятидесятых годах Томсон заинтересовывается вопросом о трансатлантической телеграфии; побуждаемый неудачами первых пионеров-практиков, Томсон теоретически исследует вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей и приходит к заключениям величайшей практической важности, давшим возможность осуществить телеграфирование через океан. Попутно, Томсон выводит условия существования колебательного электрического разряда (1853), вновь найденные позже Кирхгоффом (1864) и легшие в основание всего учения об электрических колебаниях. Экспедиция для прокладки кабеля знакомит Томсона с нуждами морского дела и приводит к усовершенствованию лота и компаса. (1872-1876).

В "Biogr.-Litter. Handwörterbuch Poggendorffa" (1896) приведён список около 250 статей (кроме книг), принадлежащих Томсону. Упомянем лишь некоторые предметы его работ: термодинамические исследования, приведшие кроме того ещё к установлению абсолютной шкалы температур; работы по гидродинамике и теории волн (награждены в 1887 г. премией от эдинбургского королевского общества); работы по термоэлектричеству, приведшие к открытию так наз. "явления Томсона" - переноса тепла электрическим током; исследования по теории упругости (1862-1863), в которых Томсон расширяет теорию шаровых функций; работы по динамической геологии.

Не менее замечательна деятельность Томсона в практической физике и технике; ему принадлежит изобретение или улучшение многих инструментов, вошедших во всеобщее употребление в науке и технике, как то: зеркального гальванометра, сифон-рекордера, квадрантного и абсолютного электрометров, нормального элемента компаса, лота и множества технических измерительных электрических приборов, между которыми особенно замечательны "ампер-весы", применяемые для выверки электрических приборов; между множеством патентов, взятых Томсоном, встречаются таковые и на чисто практические приспособления, как, например, на водопроводные краны.

Из книг, изданных Томсоном, наибольшею известностью пользуется "Treatise on natural philosophy" (т. 1, вместе с Тэтот, 3-е изд. в 1883 г., немец. перев. под ред. Гельмгольца), содержащее блестящее изложение механических основ теоретической физики.

Статьи Томсона перепечатаны в его "Reprints of papers on electrostatic and magnetism" (1872), "Mathematical and physical papers" (1882-1883) и "Popular lectures and adresses".

В "Encyclopedia Britannica" (1880) помещены две знаменитые статьи Томсона - "Elasticity" и "Heat".

В этом замечательном учёном соединяется редко проникновенный ум, бесстрашно берущийся за абстрактнейшие вопросы теории, с чисто практической сметкой, приводящей к решению запутаннейших вопросов практики. Томсону Англия обязана блестящим состоянием в высших школах её математической физики; влияние его на развитие этой науки легко проследимо и на деятельности учёных других наций.

Уильям Томсон, лорд Кельвин

(26.VI. 1824 - 17.XII. 1907)

Уильям Томсон, будущий лорд Кельвин, родился в Белфасте (Ирландия) в семье профессора инженерии. Когда мальчику было 7 лет, его отец получил кафедру математики в университете Глазго (Шотландия), и перебрался туда вместе с семьей. Уже в возрасте восьми лет Уильям начал посещать лекции своего отца, а в 10 лет стал студентом. Закончив обучение в Глазго, 17-летний юноша поступает в Кембриджский университет. В это время публикуется его первая научная статья, посвященная тригонометрическим рядам.
В 1845 г., после окончания университета, Томсон по совету отца едет в Париж - стажироваться в лаборатории известного французского физика-экспериментатора Анри-Виктора Реньо (1810-1878). Здесь Томсон разработал способ решения электростатических задач ("метод электрических изображений"). Через год 22-летний ученый вернулся в Глазго, став профессором и заведующим кафедрой физики в университете.
В 1848 г. Томсон ввел "абсолютную термометрическую шкалу". Он объяснил ее название следующим образом: "Для этой шкалы характерна полная независимость от физических свойств какого-либо конкретного вещества". Он отмечает, что "бесконечный холод должен соответствовать конечному числу градусов воздушного термометра ниже нуля", а именно: точке, "соответствующей объему воздуха, уменьшенному до нуля, что будет отмечено на шкале как -273 °С".
Начиная с 1851 г. Томсон публикует цикл научных статей под общим названием "О динамической теории теплоты", в которых он рассматривает первый и второй законы термодинамики. При этом он еще раз возвращается к проблеме абсолютной температуры, отмечая, что "температуры двух тел пропорциональны количеству теплоты, соответственно взятой и отданной материальной системой в двух местах, имеющих эти температуры, когда система совершает полный цикл идеальных обратимых процессов и защищена от потери или прибавления теплоты при какой-либо другой температуре".
Этот вывод позволил Томсону выразить коэффициент полезного действия тепловой машины (цикла Карно), используя температуры нагревателя и холодильника.
В этом же году, в возрасте 27 лет, Томсон стал членом Лондонского королевского общества - английской Академии наук. А через два года вместе с английским физиком Джеймсом Джоулем (1818-1889) он установил, что при адиабатическом (без притока энергии извне) прохождении газа через пористую перегородку его температура понижается. Это явление получило название "эффект Джоуля-Томсона". Примерно в то же время Томсон разработал термодинамическую теорию термоэлектрических явлений.
Помимо термодинамики, Томсон занимался изучением электромагнитных явлений. Так, в 1853 г. он опубликовал статью "О преходящих электрических токах". Рассматривая изменение по времени электрического заряда сферического тела при соединении его тонким проводником (проволокой) с Землей, Томсон установил, что при этом возникают затухающие колебания с определенными характеристиками, зависящими от электроемкости тела, сопротивления проводника и электродинамической емкости. Впоследствии формулу, отражающую зависимость периода свободных колебаний в контуре без сопротивления от указанных величин назвали "формулой Томсона" (хотя сам он эту формулу не выводил).
Томсон оказался первым ученым, исследовавшим электрические колебания, и не случайно именно его пригласили стать главным научным консультантом при прокладке первых трансатлантических кабелей, предназначенных для создания устойчивой телеграфной связи между двумя континентами. За большой вклад в эту работу он в 1865 г. был возведен в дворянское достоинство, а в 1892 г. за выдающиеся научные заслуги ему был присвоен титул лорда Кельвина (по названию реки, протекающей вблизи университета, где он трудился долгие годы).
С 1890 по 1895 гг. Томсон занимал почетную должность президента Лондонского королевского общества.
Сэр Уильям Томсон умер в возрасте 83 лет в Ларгсе, недалеко от Глазго. После него осталось 25 книг, 660 научных статей и 70 изобретений.

Кельвин, Вильям Томсон
(26.06.1824 г. − 17.12.1907 г.)
 Крупнейший английский физик, один из основоположников термодинамики, давший формулировки первого и второго её законов.

Слово «термодинамика » состоит из двух греческих слов: «термо» − «теплота» и «динамис» − «сила». Термодинамика возникла как наука о процессах, происходящих в тепловых машинах: паровых котлах, двигателях внутреннего сгорания и т.д., то есть как наука о превращении тепла в механическое движение, в работу.
 Она до сих пор занимается изучением этих вопросов, но, кроме того, под ее «приглядом» теперь проблемы теории реактивных двигателей, ядерных реакторов и многое другое.
 В процессе своего развития термодинамика необычайно расширилась и приобрела характер фундаментальной физической науки. Ныне объектом ее исследований являются практически любые процессы превращения материи, связанные с выделением или поглощением энергии, совершением работы, переносом вещества и т.п. Термодинамика изучает процессы расширения и сжатия, нагрева и охлаждения, плавления и затвердевания, испарения и конденсации, химические реакции, тепловое излучение и т.д.
 По отношению ко всем этим процессам термодинамика отвечает на три главных вопроса:

1. Возможен ли данный процесс при данных условиях?
2. Если процесс возможен, то в каком направлении (при данных условиях) он пойдет?
3. Чем процесс закончится? Это окончательное, не зависящее уже от времени состояние термодинамика называет состоянием теплового равновесия.

На все эти вопросы термодинамика отвечает с помощью своих законов, составляющих ее основное содержание

В 1848 году ввёл понятие абсолютной температуры и абсолютную шкалу температур (шкалу Кельвина).

Уже, будучи маститым учёным, по заданию правительства руководил прокладкой электрического кабеля по дну Атлантического океана , соединяющего Англию и Америку. Именно за успешное выполнение этой операции В. Томсон был возведён в звание лорда Великобритании. По обычаю к титулу лорда полагалось новое имя.
 Его выбрал сам Томсон и стал лордом Кельвином (по названию речки , на которой стоял его университет). Такое переименование, однако, стало известно не очень большому кругу общественности и иногда приводило к конфузным ситуациям. Многие газетчики на свой лад преподносили уникальные открытия и изобретения новоиспечённого лорда. Один из британских журналов, стремясь восстановить
справедливость, опубликовал заметку следующего содержания:
«Какому-то бессовестному пройдохе, Кельвину, приписали открытие точных гальванометров, хотя всему миру известно, что эти замечательные приборы изобрёл Вильям Томсон» .
 Прожив в физике долгую жизнь, Кельвин был приверженцем классической теории, и все новые открытия на рубеже 19 и 20 веков воспринимал с недоверием, предсказывая им пессимистическое будущее.
 Недавно выпущенная в США книга под ироничным названием «Говорят специалисты» содержит антологию несбывшихся пророчеств. Своеобразным чемпионом по таким пророчествам может по праву считаться лорд Кельвин.
 В 1895 году он утверждал, что «летать на машине тяжелее воздуха − невозможно»,
 двумя годами позже − «у беспроволочного телеграфа нет будущего»,
 а в 1900 году − «рентгеновские лучи − это всего лишь шутка».
 На заре своей творческой деятельности (1848 г .) он писал, что «что невозможно превращение теплоты в механическую энергию».
 До конца своих дней лорд Кельвин сохранял ясность ума и чувство находчивости. Однажды он вынужден был отменить лекцию и написал на доске:
«Professor Thomson will not meet his classes today»
 (Профессор Томсон не сможет встретиться сегодня со своими классами). Обрадованные студенты решили подшутить над ним и в слове classes стёрли первую букву. Осталось lasses, что в переводе
означает любовницы. Таким образом, получилось, что «профессор Томсон не сможет встретиться сегодня со своими любовницами». На следующий день Томсон, увидев надпись, страшно возмутился и отказался читать лекцию. Но прежде, чем уйти, в том же слове стёр ещё одну букву. Осталось (asses − ослы), что означало «профессор Томсон не сможет встретиться сегодня со своими ослами».

Уильям Томсон, лорд Кельвин
William Thomson, 1st Baron Kelvin
Дата рождения	26 июня (1824-06-26 ) […]
Место рождения
Дата смерти	17 декабря (1907-12-17 ) […] (83 года)
Место смерти
Страна
Научная сфера	физика , механика
Место работы	Университет Глазго
Альма-матер	Университет Глазго , Кембриджский университет (колледж Питерхаус)
Научный руководитель	Уильям Хопкинс
Известные ученики	Уильям Эдвард Айртон en , Уильям Мюррей Моррисон
Награды и премии
Уильям Томсон, лорд Кельвин на Викискладе

Биография

Уильям Томсон родился 26 июня 1824 года в городе Белфасте. Предки Томсона были ирландскими фермерами; его отец Джеймс Томсон (англ.) русск. , известный математик, с 1814 года был учителем в Belfast Academical Institution, затем с 1832 года профессором математики в Глазго ; известен учебниками по математике, выдержавшими десятки изданий. Уильям Томсон и его старший брат Джеймс учились в колледже в Глазго, а затем в колледже св. Петра (англ.) русск. в Кембридже , в котором Уильям окончил курс наук в 1845 году.

В 1846 году двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго .

В 1856 году учёный был награждён Королевской медалью Лондонского королевского общества .

Научная деятельность