William Thomson, 1er Baron Kelvin

El honorable derecho El Lord Kelvin OM, GCVO, PC , PRS, PRSE
Nacido	(26/06/1824) 26 de junio 1824 Belfast , Irlanda
Murió	17 de diciembre 1907 (12/17/1907) (83 años) Largs, Escocia
Residencia	Belfast , Glasgow, Cambridge , Reino Unido
Nacionalidad	Británico
Instituciones	Universidad de Glasgow
Alma máter	Royal Belfast Academical Institution Universidad de Glasgow Peterhouse
Los consejeros académicos	William Hopkins
Estudiantes destacados	William Edward Ayrton William Murray Morrison
Conocido por	Efecto Joule-Thomson Efecto Thomson (termoeléctrica) Galvanómetro de espejo Sifón grabadora Material de Kelvin Generador de Kelvin Onda Kelvin Inestabilidad de Kelvin-Helmholtz Mecanismo de Kelvin-Helmholtz Kelvin-Helmholtz luminosidad Kelvin transformar Cero Absoluto Circulación teorema de Kelvin Teorema de Stokes Puente Kelvin Detección Kelvin Ecuación de Kelvin Kelvin-Varley divisor Magnetorresistencia Acuñando 'energía cinética' el término
Influencias	John Pringle Nichol Humphry Davy Julius Robert von Mayer Henri Victor Regnault
Influenciado	Andrew Gray
Premios notables	Premio de Smith Medalla Real Medalla Copley
Firma
Notas Se cree que el "PNP" en su firma es sinónimo de "Profesor de Filosofía Natural". Tenga en cuenta que Kelvin también escribió bajo el seudónimo de "PQR"

William Thomson, 1er Baron Kelvin OM, GCVO, PC , PRS, PRSE, (26 junio 1824 hasta 17 diciembre 1907) era un británico nacido en Belfast físico matemático y ingeniero. En el Universidad de Glasgow que hizo un trabajo importante en el análisis matemático de la electricidad y la formulación de la primera y segunda leyes de la termodinámica, e hizo mucho para unificar la emergente disciplina de la física en su forma moderna. Él trabajó en estrecha colaboración con el profesor de matemáticas Hugh Blackburn en su obra. Él también tenía una carrera como ingeniero eléctrico e inventor del telégrafo, que lo lanzó a la luz pública y se aseguró su riqueza, fama y honor. Por su trabajo en el proyecto telegráfico transatlántico era nombrado caballero por la reina Victoria , convirtiéndose en Sir William Thomson. Él tenía intereses extensa marítimas y fue más conocido por su trabajo en la el compás del marino, que previamente había sido limitado en la fiabilidad.

Lord Kelvin es ampliamente conocido para determinar el valor correcto de cero absoluto , ya que aproximadamente -273.15 Celsius. Un límite inferior a la temperatura era conocido antes de Lord Kelvin, como se muestra en "Reflexiones sobre la potencia motriz del calor", Sadi Carnot, aproximadamente 1.820 en francés, antes del nacimiento de Lord Kelvin en 1824. "Reflexiones" utiliza -267 como el cero absoluto la temperatura. Temperaturas absolutos se expresan en la kelvin en su honor.

En su ennoblecimiento en 1892 en honor a sus logros en la termodinámica, y de su oposición a Irlanda Home Rule, adoptó el título Baron Kelvin de Largs y está, por tanto, a menudo descrito como Lord Kelvin. Él fue el primer científico del Reino Unido para ser elevado a la Cámara de los Lores . El título se refiere a la Río Kelvin, que fluye cerca de su laboratorio de la Universidad de Glasgow. Su casa era la imponente mansión de piedra arenisca roja Netherhall, en Largs en la Firth of Clyde. A pesar de las ofertas de puestos elevados de varias universidades de renombre mundial Lord Kelvin se negó a salir de Glasgow, el profesor restante de la filosofía natural durante más de 50 años, hasta su eventual retiro de ese cargo. La Museo Hunterian en la Universidad de Glasgow cuenta con una exposición permanente sobre la obra de Lord Kelvin incluyendo muchos de sus trabajos originales, instrumentos y otros objetos tales como la pipa de fumar.

Siempre activo en la investigación industrial y el desarrollo, fue reclutado alrededor de 1899 por George Eastman para servir como vice-presidente de la junta de la compañía británica Kodak Limited, afiliado a Eastman Kodak.

Primeros años de vida y de trabajo

Familia

Thomson árbol genealógico: James Thomson (matemático), James Thomson (ingeniero), y William Thomson, eran todos profesores de Universidad de Glasgow; los dos más tarde, a través de su asociación con William Rankine, otro profesor de Glasgow, trabajó para formar una de las escuelas fundadoras termodinámica .

El padre de William Thomson, James Thomson, era un profesor de matemáticas y de ingeniería en Royal Belfast Academical Institution y el hijo de un granjero. James Thomson casó con Margaret Gardner en 1817 y, de sus hijos, cuatro varones y dos niñas sobrevivieron la infancia. Margaret Thomson murió en 1830 cuando William tenía seis años.

Guillermo y su hermano mayor James recibieron tutoría en casa de su padre, mientras que los más jóvenes fueron tutorizados por sus hermanas mayores. James tenía la intención de beneficiarse de la mayor parte de ánimo, afecto de su padre y el apoyo financiero y se preparó para una carrera en ingeniería.

En 1832, su padre fue nombrado profesor de matemáticas en Glasgow y la familia se trasladó allí en octubre de 1833. Los niños de Thomson se introdujeron a una experiencia más amplia y cosmopolita de la educación rural de su padre, el gasto de mediados de 1839 en Londres y, los chicos, siendo tutorizados en francés en París. Mediados de 1840 se pasó en Alemania y los Países Bajos. Se le dio una gran prioridad el estudio de idiomas.

Juventud

Thomson tenía problemas del corazón y casi murió cuando él tenía 9 años de edad. Asistió a la Royal Belfast Academical Institution, donde su padre era profesor en el departamento de la universidad, antes de comenzar el estudio en la Universidad de Glasgow en 1834 a la edad de 10, no está fuera de cualquier precocidad; la Universidad ofrece muchas de las instalaciones de una escuela primaria para alumnos capaces, y esta fue una edad típica de inicio.

En la escuela, Thomson mostró un gran interés en los clásicos junto con su interés natural en las ciencias. A la edad de 12 años ganó un premio de la traducción Luciano de los Diálogos de Samosata de los Dioses de América a Inglés.

En el año académico 1839/1840, Thomson ganó el premio de clases en la astronomía para su Ensayo sobre la figura de la Tierra, que mostró una instalación temprano para el análisis matemático y la creatividad. A lo largo de su vida, que trabajaría en los problemas planteados en el ensayo como afrontamiento estrategia en tiempos de personal estrés. En la página de título de este ensayo Thomson escribió las siguientes líneas de Alexander Pope Ensayo sobre el hombre. Estas líneas inspiradas Thomson entender el mundo natural utilizando el poder y el método de la ciencia:

Vaya, criatura maravillosa! montar en guía de la ciencia;
Ir tierra medida, pesar del aire, e indicar las mareas;
Instruya a los planetas en lo orbes para funcionar,
Correcto Tiempo de edad, y regular el sol;

Thomson se intrigó con De Fourier Théorie analytique de la chaleur y se comprometió a estudiar los "Continental" matemáticas resistido por un establecimiento británico sigue trabajando en la sombra de Sir Isaac Newton . Como era de esperar, el trabajo de Fourier había sido atacado por los matemáticos nacionales, Philip Kelland autor de un libro crítico. El libro motivado Thomson a escribir su primera publicada artículo científico bajo el seudónimo de PQR, la defensa de Fourier, y presentado a la Cambridge Mathematical Diario por su padre. Un segundo documento PQR seguida casi inmediatamente.

Mientras estaba de vacaciones con su familia en Lamlash en 1841, escribió un tercer documento, más sustancial, PQR En el movimiento uniforme del calor en los cuerpos sólidos homogéneos, y su conexión con la teoría matemática de la electricidad. En el papel que hizo conexiones notables entre las teorías matemáticas de conducción de calor y electrostática, un analogía que James Clerk Maxwell fue en última instancia, para describir como una de las más valiosas ideas de ciencias de formación.

Cambridge

El padre de William fue capaz de hacer una disposición generosa para la educación de su hijo predilecto y, en 1841, él instalado, con extensas cartas de presentación y amplio alojamiento, en Peterhouse. En 1845 se graduó como Thomson Segundo Wrangler. También ganó un Premio de Smith, que, a diferencia de la tripos, es una prueba de una investigación original. Robert Leslie Ellis, uno de los examinadores, se dice que ha declarado a otro examinador Usted y yo estamos a punto de ajuste para arreglar sus plumas.

Durante su estancia en Cambridge, Thomson fue activo en deportes, atletismo y sculling, ganando el Colquhoun Scull en 1843. También tomó un vivo interés por los clásicos, la música y la literatura; pero el verdadero amor de su vida intelectual fue la búsqueda de la ciencia. El estudio de las matemáticas , la física y, en particular, de la electricidad, había cautivado su imaginación.

Lord Kelvin por Hubert von Herkomer

En 1845 se dio el primer desarrollo matemático de Faraday idea 's que la inducción eléctrica se lleva a cabo a través de un medio que interviene, o "dieléctrico", y no por una "acción a distancia" incomprensible. También ideó una hipótesis de imágenes eléctricos, que se convirtió en un poderoso agente en la solución de problemas de la electrostática, o la ciencia que trata de las fuerzas de la electricidad en reposo. Fue en parte en respuesta a su estímulo que Faraday llevó a cabo la investigación en septiembre 1845 que llevó al descubrimiento de la Efecto Faraday, que se estableció que los fenómenos de luz y magnéticos (y por tanto eléctricos) estaban relacionados.

Fue elegido miembro de Peter St. (como Peterhouse fue llamado a menudo en el momento) en junio de 1845. En la obtención de la beca, pasó algún tiempo en el laboratorio de la célebre Henri Victor Regnault, en París; pero en 1846 fue nombrado miembro de la cátedra de filosofía natural en el Universidad de Glasgow. A los veintidós años, se encontró que llevaba el vestido de un sabio profesor en una de las universidades más antiguas del país, y la docencia a la clase de la que era un estudiante de primer año, pero unos años antes.

Termodinámica

Antes de 1847, Thomson ya había ganado una reputación como un científico precoz y inconformista cuando asistió a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia reunión anual en Oxford . En esa reunión, oyó James Prescott Joule hacer otra de las suyas, hasta el momento, los intentos ineficaces para desacreditar a la teoría del calórico y la teoría de la motor térmico construido sobre ella por Sadi Carnot y Émile Clapeyron. Joule defendió la convertibilidad mutua de calor y trabajo mecánico y de su equivalencia mecánica.

Thomson estaba intrigado pero escéptico. A pesar de que sentía que los resultados de Joule exigieron explicación teórica, se retiró a un compromiso aún más profundo a la escuela Carnot-Clapeyron. Él predijo que el punto de fusión del hielo debe caer con presión, de lo contrario su expansión en congelación podría ser explotada en un perpetuum mobile. La confirmación experimental en su laboratorio hizo mucho para reforzar sus creencias.

En 1848, se amplió la teoría de Carnot-Clapeyron aún más a través de su insatisfacción que la termómetro de gas proporciona sólo una definición operativa de la temperatura. Propuso una temperatura absoluta escala en la que una unidad de calor que desciende de un cuerpo A a la temperatura T ° de esta escala, a un cuerpo B a la temperatura (T-1) °, daría el mismo efecto mecánico [trabajo] , cualquiera que sea el número T. Tal escala sería bastante independiente de las propiedades físicas de cualquier sustancia específica. Mediante el empleo de una "cascada" tal, Thomson postula que un punto se llegaría a la que no más lejos de calor (calorías) podría ser transferido , el punto de cero absoluto sobre el cual Guillaume Amontons había especulado en 1702. Thomson utilizó datos publicados por Regnault a calibrar su escala contra las medidas establecidas.

En su publicación, Thomson escribió:

... La conversión de calor (o calorías) en efecto mecánico es probablemente imposible, ciertamente sin descubrir

- Pero una nota al pie marcó sus primeras dudas sobre la teoría del calórico, en referencia a los descubrimientos muy notables de Joule. Sorprendentemente, Thomson no envió Joule una copia de su documento, pero cuando finalmente Joule leyó, escribió a Thomson el 6 de octubre, alegando que sus estudios habían demostrado la conversión de calor en trabajo, pero que estaba planeando experimentos adicionales. Thomson respondió el 27 de octubre, revelando que estaba planeando sus propios experimentos y la esperanza de una reconciliación de sus dos puntos de vista.

Thomson volvió a criticar publicación original de Carnot y leer su análisis a la Royal Society de Edimburgo en enero de 1849, todavía convencido de que la teoría era fundamentalmente sólida. Sin embargo, a pesar de Thomson no realizó nuevos experimentos, en los próximos dos años se convirtió cada vez más insatisfecho con la teoría de Carnot y convencido de Joule de. En febrero de 1851 se sentó a articular su nueva forma de pensar. Sin embargo, no estaba seguro de cómo enmarcar su teoría y el papel pasó por varios borradores antes de establecerse en un intento de reconciliar Carnot y Joule. Durante su reescritura, él parece haber considerado las ideas que posteriormente dará lugar a la segunda ley de la termodinámica . En la teoría de Carnot, pierde calor era absolutamente perdido, pero Thomson sostuvo que era "perdió al hombre irremediablemente, pero no se pierde en el mundo material". Por otra parte, su creencias teológicas llevaron a la especulación sobre la la muerte térmica del universo.

Creo que la tendencia en el mundo material es para el movimiento para convertirse difundida, y que en su conjunto a la inversa de la concentración va gradualmente en - creo que ninguna acción física nunca puede restaurar el calor emitido por el Sol, y que esta fuente es No inagotable; también que los movimientos de la Tierra y otros planetas están perdiendo vis viva que se convierte en calor; y que aunque algunos vis viva podrá ser recuperado, por ejemplo, a la tierra por el calor recibido del sol, o por otros medios, que la pérdida no puede ser compensada con precisión y creo que es probable que esté bajo compensado.

Compensación requeriría un acto creativo o un acto que posee una potencia similar.

En la publicación final, Thomson se retiró de un cambio radical y se declaró "toda la teoría de la fuerza motriz del calor se basa en ... dos ... proposiciones, debido respectivamente a Joule, ya Carnot y Clausius." Thomson llegó a afirmar una forma de la segunda ley:

Es imposible, por medio de agente material inanimado, para derivar efecto mecánico de cualquier porción de materia por enfriamiento por debajo de la temperatura de la más fría de los objetos circundantes.

En el papel, Thomson apoyó la teoría de que el calor es una forma de movimiento, pero admitió que había sido influenciada sólo por el pensamiento de Sir Humphry Davy y los experimentos de Joule y Julius Robert von Mayer, manteniendo que la demostración experimental de la conversión de calor en trabajo estaba todavía pendiente.

Tan pronto como Joule leyó el documento que escribió a Thomson con sus comentarios y preguntas. Así comenzó una fructífera colaboración, aunque en gran medida epistolar, entre los dos hombres, Joule realización de experimentos, Thomson analizar los resultados y sugerir nuevos experimentos. La colaboración duró desde 1852 hasta 1856, sus descubrimientos, incluyendo el Efecto Joule-Thomson, a veces llamado el efecto Joule-Kelvin, y los resultados publicados hicieron mucho para lograr la aceptación general de trabajo y el de Joule teoría cinética.

Thomson publicó más de 650 artículos científicos y solicitó 70 patentes (no todos fueron emitidos). En cuanto a la ciencia, Thomson escribió lo siguiente.

En la ciencia física un primer paso esencial en la dirección del aprendizaje de cualquier tema es encontrar principios de cálculo numérico y métodos viables para medir un poco de calidad relacionado con ella. A menudo digo que cuando se puede medir lo que está hablando y expresarlo en números que sabe algo al respecto; pero cuando no se puede medir, cuando no se puede expresar en números, tu conocimiento es de una clase pobre e insatisfactorio: puede ser el principio del conocimiento, pero usted tiene apenas, en sus pensamientos, avanzó a la etapa de la ciencia, lo que sea el asunto puede ser.

Cable transatlántico

Los cálculos sobre la tasa de datos

Aunque ahora eminente en el campo académico, Thomson era oscuro para el público en general. En septiembre de 1852, se casó con novia de la infancia Margaret Crum, hija de Walter Crum; pero su salud se averió en su luna de miel y, durante los diecisiete años siguientes, Thomson fue distraído por su sufrimiento. El 16 de octubre de 1854, George Gabriel Stokes escribió a Thomson a tratar de volver a él en interés trabajo por pedir su opinión sobre algunos experimentos de Michael Faraday en la propuesta cable telegráfico transatlántico.

Faraday había demostrado cómo la construcción de un cable limitaría la velocidad a la que los mensajes pueden ser enviados - en términos modernos, la ancho de banda. Thomson no dejó pasar el problema y publicó su respuesta a ese mes. Expresó sus resultados en términos de la velocidad de datos que podría lograrse y las consecuencias económicas en términos del potencial los ingresos de la empresa transatlántica. En un análisis más detallado de 1855, Thomson destacó el impacto que el diseño del cable tendría en su rentabilidad.

Thomson sostuvo que la velocidad de una señal a través de un núcleo dado era inversamente proporcional a la cuadrado de la longitud del núcleo. Resultados de Thomson se disputaron en una reunión de la Asociación Británica en 1856 por Wildman Whitehouse, el electricista de la Compañía Telegráfica Atlántica. Whitehouse posiblemente había malinterpretado los resultados de sus propios experimentos, pero fue sin duda la sensación de presión financiera como los planes para el cable ya estaban en marcha. Él cree que los cálculos de Thomson a entender que el cable debe ser "abandonado por ser práctica y comercialmente imposible."

Thomson atacado la afirmación de Whitehouse en una carta a los populares Revista Athenaeum, lanzando a sí mismo en el ojo público. Thomson recomienda un mayor Conductor con un mayor sección transversal de aislamiento. Sin embargo, pensó Whitehouse no es tonto y se sospecha que podría tener la habilidad práctica para hacer el trabajo de diseño existente. El trabajo de Thomson había, sin embargo, llamó la atención de empresarios de pompas fúnebres del proyecto y en diciembre de 1856, fue elegido miembro de la junta de directores de la Compañía Telegráfica Atlántica.

Científico de ingeniería

Thomson se convirtió en asesor científico de un equipo con Whitehouse como jefe de electricistas y Sir Charles Tilston Bright como ingeniero jefe, pero Whitehouse tenían su manera con el especificación, con el apoyo de Faraday y Samuel FB Morse.

Thomson navegó a bordo del buque cablero HMS Agamemnon en agosto de 1857, con Whitehouse confinado a la tierra debido a la enfermedad, pero el viaje terminó después de 380 millas (610 km) cuando el cable se separaron. Thomson contribuyó al esfuerzo mediante la publicación en el Ingeniero toda la teoría de la tensiones que intervienen en la colocación de un submarino cable, y demostró que cuando la línea está funcionando fuera de la nave, a una velocidad constante, en una profundidad uniforme de agua, se hunde en un sesgo o inclinación recta desde el punto donde entra en el agua para que, cuando toque el fondo .

Thomson ha desarrollado un sistema completo para el funcionamiento de un telégrafo submarino que era capaz de enviar un caracteres cada 3,5 segundos. Él patentó los elementos clave de su sistema, el galvanómetro de espejo y la sifón registrador, en 1858.

Whitehouse todavía se sentía capaz de ignorar muchas sugerencias y propuestas de Thomson. No fue sino hasta Thomson convenció al consejo que el uso de cobre puro para reemplazar la sección perdida de cable mejoraría la capacidad de datos, que primero hizo una diferencia para la ejecución del proyecto.

La junta insistió en que Thomson unirse a la expedición de tendido de cables de 1858, sin ninguna compensación económica, y tomar parte activa en el proyecto. A cambio, Thomson aseguró un juicio por su galvanómetro de espejo, sobre la que el consejo había sido poco entusiasta, junto a equipos de Whitehouse. Sin embargo, Thomson descubrió el acceso fue dado insatisfactoria y el Agamenón tuvo que regresar a casa después de la tormenta desastrosa de junio de 1858. De vuelta en Londres, el consejo estaba a punto de abandonar el proyecto y mitigar sus pérdidas al vender el cable. Thomson, Cyrus West Field y Curtis M. Lampson abogó por un nuevo intento y prevaleció, Thomson insistiendo en que los problemas técnicos eran tratables. Aunque empleado en calidad de asesores, Thomson tuvo, durante los viajes, desarrollado instintos y habilidad real de ingeniero en la resolución de problemas prácticos bajo presión, a menudo tomando la iniciativa en la atención de emergencias y no tener miedo a echar una mano en el trabajo manual. Un cable se completó finalmente el 5 de agosto.

Desastres y triunfo

Temores de Thomson se hicieron realidad cuando el aparato de Whitehouse demostrado suficientemente sensibles y tuvo que ser reemplazado por el espejo galvanómetro de Thomson. Whitehouse siguió manteniendo que era su equipo que se presta el servicio y comenzó a dedicarse a medidas desesperadas para solucionar algunos de los problemas. Él tuvo éxito sólo en fatalmente dañar el cable mediante la aplicación de 2.000 V . Cuando el cable falló completamente Whitehouse fue despedido, aunque Thomson opuso y fue reprendido por la junta por su interferencia. Posteriormente Thomson lamentó que él había aceptado con demasiada facilidad a muchas de las propuestas de Whitehouse y no lo había desafiado con suficiente energía.

Un comité conjunto de investigación fue establecido por la Junta de Comercio y la Compañía Telegráfica Atlántica. La mayor parte de la culpa por el fracaso del cable se encontró al descanso con Whitehouse. El comité encontró que, a pesar de cables submarinos eran notorios por su falta de fiabilidad, la mayoría de los problemas surgieron de causas conocidas y evitables. Thomson fue nombrado uno de un comité de cinco miembros para recomendar una especificación para un nuevo cable. El comité informó en octubre 1863.

En julio 1865 Thomson navegó en la expedición de tendido de cables de la Great Eastern, pero el viaje se vio afectada de nuevo con problemas técnicos. El cable fue perdido después de 1.200 millas (1900 kilometros) habían sido despedidos y la expedición tuvo que ser abandonado. Una nueva expedición en 1866 logró establecer un nuevo cable en dos semanas y luego ir a recuperar y completar el cable de 1865. La empresa ahora fue agasajado como un triunfo por el público y Thomson disfrutó de una gran parte de la adulación. Thomson, junto con los otros principios de la proyecto, se nombrado caballero en 10 de noviembre 1866.

Para explotar sus inventos para la señalización de cables submarinos largos, Thomson ahora entró en una asociación con CF Varley y Fleeming Jenkin. En relación con este último, también ideó una remitente encintado automático, una especie de llave telegráfica para enviar mensajes sobre un cable.

Expediciones posteriores

Thomson participó en la colocación de la primera atlántica francesa Cable submarino de 1869, y con Jenkin fue ingeniero de los cables occidentales y brasileños y Platino-brasileños, con la asistencia de los estudiantes de vacaciones James Alfred Ewing. Estuvo presente en la colocación de la primera Pará Pernambuco sección de los cables de la costa de Brasil en 1873.

La esposa de Thomson había muerto el 17 de junio 1870 y se resolvió a hacer cambios en su vida. Ya adicto a la marinera, en septiembre compró una tonelada 126 goleta, el Lalla Rookh y lo utilizó como base para entretener a amigos y colegas científicos. Sus intereses marítimos continuaron en 1871, cuando fue nombrado a la comisión de investigación sobre el hundimiento de la HMS Capitán.

En junio de 1873, Thomson y Jenkin estaban a bordo del Hooper, con destino a Lisboa con 2.500 millas (4020 kilometros) de cable cuando el cable desarrolló un fallo. Una parada no programada de 16 días en Madeira siguió y Thomson se convirtió en un buen amigo de Charles R. Blandy y sus tres hijas. El 2 de mayo de 1874 se embarcó rumbo a Madeira en el Lalla Rookh. Mientras se acercaba al puerto, hizo una señal a la residencia Blandy "¿Quieres casarte conmigo?" y Fanny Señal de retorno "Sí". Thomson se casó con Fanny, 13 años menor que él, en 24 de junio 1874.

Thomson y Tait: Treatise on Natural Philosophy

Durante el período 1855-1867, Thomson colaboró con Peter Guthrie Tait en una libro de texto que unificó las diversas ramas de la ciencia física bajo el principio común de la energía. Publicado en 1867, el Tratado sobre la filosofía natural hizo mucho para definir la moderna disciplina de la física .

La Teoría del Todo victoriana

Entre 1870 y 1890 una teoría que pretende que un átomo era un vórtice en el éter era inmensamente popular entre los físicos y matemáticos británicos. Alrededor de 60 trabajos científicos fueron escritos por unos 25 científicos. Siguiendo el ejemplo de Thomson y Tait, desarrollaron un teoría matemática de nudos que vive en el día de hoy. El " Teoría Vortex "fue asesinado por el Experimento de Michelson-Morley y es de interés hoy en día sobre todo para los historiadores de la ciencia.

Marina

Thomson máquina de la marea-predicción

Thomson fue un navegante entusiasta, su interés en todas las cosas relacionadas con el mar tal vez surja de, o en todo caso fomentado por, sus experiencias en el Agamenón y la Great Eastern.

Thomson introdujo un método de alta mar de resonancia, en el que un acero cuerda de piano sustituye al teléfono fijo ordinario. El cable se desliza tan fácilmente a la parte inferior que "sondeos voladores" pueden ser tomadas mientras el barco se va a toda velocidad. Un medidor de presión para registrar la profundidad de la platina se añadió por Thomson.

Casi al mismo tiempo que revivió la Sumner método de encontrar el lugar de un barco en el mar, y se calcula un conjunto de tablas para su aplicación listo. También desarrolló una marea máquina de predecir.

Durante la década de 1880, Thomson trabajó para perfeccionar el ajuste brújula con el fin de corregir los errores derivados de desviación magnética debido a la creciente utilización de hierro en arquitectura naval. Diseño de Thomson era una gran mejora en los instrumentos más antiguos, siendo más estable y menos obstaculizado por la fricción, la desviación debido al propio magnetismo de la nave siendo corregida por masas móviles del hierro en el bitácora. Innovaciones de Thomson involucrados mucho trabajo detallado para desarrollar principios ya identificados por George Biddell Airy y otros, pero contribuyeron poco en términos de novela pensamiento físico. Cabildeo y trabajo en red energética de Thomson se mostró eficaz para lograr la aceptación de su instrumento por El Almirantazgo.

Biógrafos Científicas de Thomson, si han prestado ninguna atención en absoluto a sus innovaciones de la brújula, en general, han tomado el asunto a ser un triste saga de administradores navales cortos de luces que resisten maravillosas innovaciones de una mente científica superlativa. Los escritores que simpatizan con la Marina, por el contrario, representan Thomson como un hombre de indudable talento y entusiasmo, con un poco de conocimiento genuino de la mar, que logró valerse un puñado de ideas modestas en el diseño de la brújula en un monopolio comercial para su propia fabricación preocupación, usando su reputación como una porra en los tribunales de justicia para golpear hacia abajo incluso pequeñas reclamaciones de la originalidad de los demás, y persuadir al Ministerio de marina y el derecho a pasar por alto tanto las deficiencias de su propio diseño y las virtudes de su competencia ».
La verdad, inevitablemente, parece estar en algún lugar entre los dos extremos.

Charles Babbage había sido de los primeros en sugerir que un faro podría hacerse para señalar un número distintivo por ocultaciones de su luz, pero Thomson señaló el fondo del código Morse para el propósito, e instó a que las señales deben consistir en destellos cortos y largos de la luz para representar los puntos y rayas.

Normas eléctricas

Thomson hizo más que cualquier otro electricista hasta su tiempo en la introducción de métodos precisos y aparatos para la medida de la electricidad. Ya en 1845, señaló que los resultados experimentales de William Nieve Harris estaban en conformidad con las leyes de la Coulomb. En las Memorias de la Academia Romana de Ciencias para el 1857 se publicó una descripción de su nuevo anillo dividido electrómetro, basado en el viejo electroscopio de Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger y él introdujo una cadena o una serie de instrumentos eficaces, incluyendo el electrómetro cuadrante, que cubren todo el campo de medición electrostática. Inventó el saldo actual, también conocido como el equilibrio o balance Kelvin Ampere (SiC), para la especificación precisa de la amperio, el estándar unidad de corriente eléctrica.

En 1893, Thomson dirigió una comisión internacional para decidir sobre el diseño de las Cataratas del Niágara estación de energía. A pesar de su creencia anterior en la superioridad de corriente continua transmisión de energía eléctrica, que fue convencido por La demostración de Nikola Tesla de trifásico de corriente alterna de transmisión de energía en el Feria Mundial de Chicago de ese año y estuvo de acuerdo en utilizar el sistema de Tesla. En 1896, Thomson dijo "Tesla ha contribuido más a la ciencia eléctrica que cualquier hombre hasta su tiempo."

Reconociendo su contribución a la normalización eléctrica, el Comisión Electrotécnica Internacional eligió a Thomson como su primer Presidente en su reunión preliminar, celebrada en Londres el 26 hasta 27 junio de 1906. "A propuesta del Presidente [Sr. Alexander Siemens, Gran Bretaña], secounded [sic] por el Sr. Mailloux [EE.UU. Instituto de Ingenieros Eléctricos] el Muy Honorable Lord Kelvin, GCVO, OM, fue elegido por unanimidad primer presidente de la Comisión, "minutos del Informe Preliminar Reunión leen.

Edad de la Tierra: Geología y teología

Estatua de Lord Kelvin; Belfast Jardines Botánicos.

Thomson seguía siendo un devoto creyente en el cristianismo a lo largo de su vida; asistencia a la capilla era parte de su rutina diaria. Vio a su fe cristiana apoyar e informar a su trabajo científico como, como se desprende de su discurso en la reunión anual de la Evidencia cristiana Sociedad, 23 de mayo 1889.

Uno de los ejemplos más claros de esta interacción es en su estimación de la edad de la Tierra. Dada su obra de juventud en la figura de la Tierra y su interés en la conducción de calor, no es de extrañar que él eligió para investigar el enfriamiento de la Tierra y hacer inferencias históricas de la edad de la Tierra desde sus cálculos. Thomson fue un creacionista en un sentido amplio, pero él no era un ' geólogo inundación '. Sostuvo que la leyes de la termodinámica operarse desde el nacimiento del universo y prevé un proceso dinámico que vio a la organización y evolución del sistema solar y otras estructuras, seguido de una gradual "muerte térmica". Desarrolló la idea de que la Tierra había sido demasiado caliente para mantener la vida y contrastado esta visión con la de uniformismo, que las condiciones habían mantenido constante desde el pasado indefinido. Sostuvo que "Esta tierra, hace ciertamente un número moderado de millones de años, era un globo rojo vivo ...."

Después de la publicación de Charles Darwin 's Sobre el Origen de las Especies en 1859, Thomson vio evidencia de la relativamente corta edad habitable de la Tierra como que tiende a contradecir la explicación gradualista de Darwin de la lenta selección natural provocando la diversidad biológica . Propios puntos de vista de Thomson favorecieron una versión de la evolución teísta acelerado por la guía divina. Sus cálculos mostraron que el sol no pudo haber existido el tiempo suficiente para permitir que el desarrollo incremental lento por la evolución - a no ser que alguna fuente de energía más allá de lo que él o cualquier otro Persona era victoriana sabía de que se encontró. Pronto se vio envuelta en desacuerdo público con los geólogos, y con los partidarios de Darwin John Tyndall y TH Huxley. En su respuesta a la dirección de Huxley a la Sociedad Geológica de Londres (1868) presentó su ponencia "De Geológicas Dinámica", (1869) que, entre sus otros escritos, desafió a la aceptación de los geólogos que la tierra debe ser mayor de edad indefinida.

Inicial de 1864 la estimación de Thomson, de la edad de la Tierra era de 20 a 400 millones de años. Estos amplios límites eran debido a su incertidumbre acerca de la temperatura de fusión de rock, a la que se equipara la temperatura interior de la Tierra. Durante los años él refinó sus argumentos y redujo el límite superior por un factor de diez, y en 1897 Thomson, ahora Lord Kelvin, se estableció finalmente en una estimación de que la Tierra era 20 hasta 40 millones años de edad. Su exploración de esta estimación se puede encontrar en su discurso de 1897 a la Victoria Instituto, emitido a petición del presidente del Instituto George Stokes, según consta en el diario de ese Instituto Transacciones. Aunque su ex asistente John Perry publicó un artículo en 1895 desafiando la suposición de Kelvin de baja conductividad térmica dentro de la Tierra, y mostrando así una edad mucho mayor, esto tuvo poco impacto inmediato. El descubrimiento en 1903 de que comunicados de desintegración radiactiva de calor del LED con la estimación de Kelvin se impugna, yErnest Rutherfordhizo famoso el argumento en una conferencia a la que asistieron Kelvin que esta indicación de la fuente de energía desconocida Kelvin había sugerido, pero la estimación no se volcaron hasta el desarrollo en 1907 dela datación radiométrica de rocas.

Se creía ampliamente que el descubrimiento de la radiactividad había invalidado la estimación de Thomson, de la edad de la Tierra. El propio Thomson Nunca reconocido públicamente esto porque él tenía un argumento mucho más fuerte restricción de la edad del Sol para no más de 20 millones de años. Sin la luz del sol , no habría explicación para el registro de sedimentos en la superficie de la Tierra. En el momento, la única fuente conocida para la producción de energía solar era colapso gravitacional. Es sólo cuando era la fusión termonuclear fue reconocida en la década de 1930 que la paradoja edad de Thomson se resolvió realmente.

Una vida y la muerte

En el invierno de 1860-1861 Kelvin resbaló en un poco de hielo y se fracturó la pierna, lo que le hace cojear después. Permaneció en una celebridad en ambos lados del Atlántico, hasta su muerte.

Lord Kelvin era un anciano de la iglesia de Santa Columba Parroquia ( Iglesia de Escocia) en Largs durante muchos años. Fue a esa iglesia que sus restos fueron tomadas después de su muerte en 1907. Tras el funeral de ahí, el cuerpo fue llevado a Bute Hall en su querida Universidad de Glasgow por un servicio de recuerdo antes de que el cuerpo fue llevado a Londres para el entierro en Abadía de Westminster , cerca del lugar de descanso final de Sir Isaac Newton .

Límites de la física clásica

En 1884, Thomson entregó una serie de conferencias en Universidad Johns Hopkins en Estados Unidos en la que trató de formular un modelo físico para el éter , un medio que apoye las ondas electromagnéticas que se estaban convirtiendo cada vez más importante a la explicación de fenómenos radiativas. Imaginativo como estaban, las "conferencias de Baltimore" tenían poco valor duradero debido a la inminente desaparición de la visión del mundo mecánico.

En 1900, dio una conferencia titulada Nubes SIGLO XIX sobre la teoría dinámica del calor y la luz . Los dos "nubes oscuras" que estaba aludiendo a las explicaciones eran insatisfactorias que la física del tiempo podrían dar por dos fenómenos: el experimento de Michelson-Morley y la radiación del cuerpo negro. dos grandes teorías físicas se desarrollaron durante el inicio del siglo XX a partir de estas cuestiones: para el primero , la teoría de la relatividad ; para la segunda, la mecánica cuántica . Albert Einstein , en 1905, publicaron el llamado " Annus Mirabilis Papers ", uno de los cuales explicó el efecto fotoeléctrico y era un documento base de la mecánica cuántica, otro de los cuales describen la relatividad especial .

Pronunciamientos posteriormente demostrado ser falsa

Al igual que muchos científicos, que hizo cometer algunos errores en la predicción del futuro de la tecnología.

Circa 1896, Lord Kelvin fue inicialmente escéptico de los rayos X, y miró a su anuncio como un engaño. Sin embargo, esto fue antes de que él vio la evidencia de Röntgen, después de lo cual él aceptó la idea, e incluso tenía rayed-X su propia mano mayo 1896.

Su pronóstico para la aviación práctica fue negativo. En 1896 rechazó una invitación para unirse a la Sociedad Aeronáutica, escribiendo que "yo no tengo la molécula más pequeña de la fe en la navegación aérea distinta de globo o de la expectativa de buenos resultados de ninguno de los ensayos que escuchamos de". Y en una entrevista con un diario 1902, predijo que "Sin balón y sin avión volverá a ser prácticamente un éxito."

La declaración "No hay nada nuevo por descubrir en la física ahora. Todo lo que queda es cada vez más preciso de medición" se da en una serie de fuentes, pero sin multa. Se tiene fama de ser la observación de Kelvin hecho en un discurso ante la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (1900). Se encuentra a menudo citado sin ninguna nota dando la fuente. Sin embargo, otro de los autores informes en una nota al pie que su búsqueda para documentar la cita no pudieron encontrar ninguna evidencia directa que lo apoyan. Declaraciones muy similares han sido atribuidos a otros físicos contemporáneos a Kelvin.

En 1898, Kelvin predijo que sólo 400 años de suministro de oxígeno se mantuvo en el planeta, debido a la tasa de combustibles ardientes. En su cálculo, Kelvin supone que la fotosíntesis era la única fuente de oxígeno libre; que no conocía todos los componentes de la ciclo de oxígeno. que pudo ni siquiera han conocido todas las fuentes de la fotosíntesis: por ejemplo, la cianobacteria Prochlorococcus -que representa más de la mitad de la fotosíntesis marina-no fue descubierto hasta 1986.

Eponyms

Una variedad de fenómenos físicos y conceptos con los que se asocia Thomson se nombranKelvin:

Honores

El monumento de Guillermo Thomson, 1er Baron Kelvin enKelvingrove Parque junto a la Universidad de Glasgow

• Fellow de la Royal Society de Edimburgo, 1847.
• Miembro extranjero de laReal Academia Sueca de Ciencias, 1851.
  • Medalla de Keith, 1864.
  • Gunning Premio Jubileo Victoria, 1887.
  • Presidente, 1873-1878, 1886-1890, 1895-1907.
• Fellow de la Royal Society, 1851.
  • Medalla Real, 1856.
  • Medalla Copley, 1883.
  • Presidente, 1890-1895.
• Hon.Miembro del Real Colegio de Preceptores (Colegio de Profesores), 1858.
• Hon. Miembro de la Institución de Ingenieros y constructores navales en Escocia, 1859.
• Armado caballero 1866.
• Comendador de la ImperialOrden de la Rosa (Brasil), 1873.
• Comandante de la Legión de Honor (Francia), 1881.
  • Gran Oficial de la Legión de Honor, 1889.
• Caballero de la Orden prusianaPour le Mérite, 1884.
• Comandante de la Orden de Leopoldo (Bélgica), 1890.
• Baron Kelvin, deLargs en ​​elCondado deAyr, 1892. El título deriva delrío Kelvin, que se extiende por los terrenos de la Universidad de Glasgow.Su título murió con él, ya que lo sobrevivió ni herederos ni estrechas relaciones.
• Caballero de la Gran Cruz de la Orden Victoriana, 1896.
• Uno de los primeros miembros de laOrden del Mérito de 1902.
• Consejero privadode 1902.
• En primer receptor internacional deJohn Fritz Medalla, 1905.
• Orden de la Primera Clase delSagrado Tesoro de Japón, 1901.
• Está enterrado enla Abadía de Westminster, Londres junto aIsaac Newton.
• Lord Kelvin fue conmemorado en la nota £ 20 emitido por el Banco de Clydesdale en 1971; en el último número de billetes de banco, su imagen aparece en el banco de £ 100 nota. Se le muestra sosteniendo su brújula ajustable y en el fondo es un mapa del cable transatlántico.
• La ciudad de Kelvin,Arizona, es nombrado en su honor, ya que era supuestamente un gran inversionista en las operaciones mineras allí.
• En 2011 fue uno de los siete nuevos miembros inaugurales de laIngeniería Salón de la Fama de Escocia.

Armas

Armas de William Thomson, 1er Baron Kelvin Notas Los brazos de William Thomson consisten en: Cresta Un erecto brazo codo, investido, az., Arg esposado., La mano que agarra cinco espigas de centeno, ppr. Escudo Arg., La cabeza de un ciervo caboshed, de gules, un jefe, de azur, un ppr rayo., Con alas o, entre dos deleita rectos de la primera. Partidarios En el lado dexter un estudiante de la Universidad de Glasgow, habitada, sosteniendo en su mano diestra un voltímetro marino, todo ppr. En el lado siniestro de un marinero, habitada, sosteniendo en la mano diestra una bobina, la cuerda que pasa por el siniestro, y suspendido de ella un plomo de una máquina de resonancia, también todo ppr. Lema La honestidad y sin miedo.