Lord Kelvin lub William Thompson był znanym fizykiem, matematykiem i inżynierem, który jest najbardziej znany ze swojej pracy w matematycznej analizie elektryczności. Urodzony w 19 wieku jako matematyk, był nauczycielem zaawansowanej matematyki od wczesnego dzieciństwa i stał się znakomitym matematykiem jeszcze w szkole. Nadal studiował nauki ścisłe i matematykę na „University of Cambridge”. W wieku 22 lat dołączył do „University of Glasgow” jako profesor filozofii naturalnej, oddziału naukowego znanego obecnie jako fizyka. Pomimo zaproszeń z bardziej renomowanych uniwersytetów, Kelvin pozostał w Glasgow przez 50 lat. Podczas swojej długiej kariery naukowej napisał 600 artykułów. Odegrał ważną rolę w sformułowaniu drugiej zasady termodynamiki. Na jego cześć nazywa się podstawowa jednostka skali absolutnej Kelvina „K”. Oprócz głębokiego wpływu na myśl naukową tamtej epoki znany jest także ze swojego wkładu w układanie transatlantyckiego kabla telegraficznego.
Dzieciństwo i wczesne życie
Lord Kelvin urodził się jako William Thompson 26 czerwca 1824 r. W Belfaście w Irlandii. Jego ojciec James Thompson był znanym inżynierem i matematykiem w Royal Belfast Academical Institution. Jego matka nazywała się Margaret Gardner.
Urodził się na czwartym z sześciu ocalałych dzieci swoich rodziców. Dorastał ze starszymi siostrami, Elizabeth King i Anną Bottomley; i starszy brat James A. Thomson. Miał także młodszych braci o imieniu John i Robert oraz młodszą siostrę Margaret Marshall.
W 1830 roku, kiedy Kelvin miał sześć lat, jego matka zmarła. Następnie dzieci wychowywał ich ojciec według ścisłej tradycji prezbiteriańskiej. Wkrótce ojciec i syn nawiązali bliski związek.
Kelvin rozpoczął formalną edukację w Royal Belfast Academical Institution. W domu on i jego starszy brat James byli pod opieką ojca, który nauczył ich najnowszych zasad matematyki, które miały jeszcze zostać uwzględnione w brytyjskim programie nauczania.
W 1832 roku James Thompson został mianowany profesorem matematyki na Uniwersytecie Glasgow i przeniósł się do Glasgow. W październiku 1833 r. Dzieci również się tam przeprowadziły; William i James zaczęli uczęszczać do szkoły na Uniwersytecie Glasgow, studiując tam przez następne sześć lat.
Kelvin był równie zainteresowany klasyką, zdobywając nagrodę za tłumaczenie „Luciana z Samosaty w Dialogach Bogów” z łaciny na angielski w wieku 12 lat. W 1838 roku, w wieku 14 lat, zaczął studiować matematykę na poziomie uniwersyteckim.
Studiował astronomię i chemię w latach 1838–1839, zdobywając złoty medal na Uniwersytecie Glasgow za pracę „Esej na temat Ziemi”. W tym czasie odbył kurs fizyki, zwany wówczas filozofią naturalną, aby studiować ciepło, elektryczność i magnetyzm.
Pod koniec 1840 r. Kelvin natrafił na „The Analytical Theory of Heat” Jean-Baptiste Josepha Fouriera w bibliotece uniwersyteckiej. Opanował pracę, która dotyczyła zastosowania abstrakcyjnej matematyki do przepływu ciepła, w ciągu dwóch tygodni. Do tego czasu przeczytał także „Mécanique céleste” Laplace'a.
W 1841 roku Kelvin dokładnie zapoznał się ze zjawiskami ciepła, elektryczności i magnetyzmu. Równolegle z formalnym wykształceniem on i jego brat byli również narażeni na kosmopolityczną atmosferę. Zostali wysłani do Londynu w połowie 1839 r., A do Niemiec i Holandii w połowie 1840 r. Wyjechali również do Paryża, gdzie nauczyli się francuskiego.
W 1841 roku Kelvin wszedł do Peterhouse w Cambridge, gdzie kontynuował naukę, publikując swój pierwszy artykuł pod pseudonimem P.Q.R w tym samym roku. Zatytułowany „Rozszerzenia funkcji Fouriera w szeregi trygonometryczne”, artykuł bronił teorii matematycznych Fouriera przed krytyką wielu brytyjskich matematyków.
W 1842 r., Studiując egzaminy z matematyki na Triposie, opublikował ważną pracę na ten sam temat. Został zatytułowany „O jednolitym ruchu ciepła i jego związku z matematyczną teorią elektryczności”.
Równolegle z badaniami naukowymi, zwłaszcza elektrycznymi, Kelvin interesował się klasyką i literaturą. Grał również w kornet i był równie aktywny w sporcie, szczególnie w wiosłowaniu, wygrywając srebrne łuski Colquhoun dla łodzi jednomiejscowych w 1843 roku.
W 1845 roku podjął ostatnią część egzaminów matematycznych Tripos. W tym samym roku uzyskał tytuł licencjata jako Drugi Wrangler i pierwszy zdobywca nagrody Smitha. W czerwcu został wybrany członkiem Peterhouse.
Po ukończeniu studiów Kelvin przeniósł się ze swoją społecznością do Paryża, pracując przez jakiś czas w fizycznym laboratorium Henri-Victora Regnaulta. Tutaj poznał i współpracował ze znanymi uczonymi, takimi jak Jean-Baptiste Biot, Augustin-Louis Cauchy, Joseph Liouville i Charles-François Sturm.
Na prośbę Liouville wkrótce zaczął pracować nad pomysłem Faradaya, że indukcja elektryczna odbywa się za pośrednictwem pośredniczącego medium, a nie „działania na odległość”, co daje pierwszy rozwój matematyczny. Opracował także matematyczną technikę obrazów elektrycznych, stosowaną do rozwiązywania problemów elektrostatyki.
Kariera naukowa
W 1846 roku 22-letni Lord Kelvin rozpoczął karierę na „University of Glasgow” jako profesor filozofii naturalnej. Został jednogłośnie wybrany na prestiżowe krzesło, które zwolniło się w tym roku. Bardzo szybko stał się znany w środowisku akademickim jako nadchodzący naukowiec.
W 1847 roku rozpoczął współpracę z Georgem Gabrielem Stokesem, znanym z ustanawiania nauki o hydrodynamice. Współpraca trwała przez następne 50 lat i często wymieniali się listami na temat ważnych teorii naukowych.
Kelvin wziął udział w dorocznym spotkaniu British Association for Advancement of Science, gdzie usłyszał, jak James Prescott Joule kłóci się z kaloryczną teorią ciepła, a także z teorią silnika cieplnego, i zamiast tego kładzie nacisk na wzajemną zamianę ciepła i ruchu.
Chociaż Kelvin uważał swoje pomysły za intrygujące, był wobec nich sceptyczny. Wkrótce zaczął studiować teorię Carnota-Clapeyrona, co doprowadziło go do zaproponowania absolutnej skali temperatury w 1848 r.
W marcu 1851 r. Był w stanie ustalić teorię Joule'a, publikując na jej temat ważny traktat zatytułowany „O dynamicznej teorii ciepła”. Zawierał także jego wersję drugiej zasady termodynamiki, tym samym czyniąc ważny krok w kierunku jego projektu dla zwierząt domowych, unifikacji teorii naukowych.
Po opublikowaniu „O dynamicznej teorii ciepła” Joule zaczął korespondować z Kelvinem; co było początkiem owocnej współpracy między nimi, trwającej od 1852 do 1856 r. Joule przeprowadził eksperymenty, a Kelvin je przeanalizował, często sugerując dalsze eksperymenty.
W 1852 roku, podczas pracy z dżulami, Kelvin zauważył, że temperatura gazu spada, gdy rozszerza się w próżni. Później zjawisko to stało się znane jako „efekt Joule-Thompson” lub „efekt Kelvina-Joulesa”. Ich współpraca pomogła przynieść akceptację dla dzieł i teorii Joule.
Jako inżynier
Stokes napisał list do lorda Kelvina 16 października 1854 r., Prosząc go o opinię na temat eksperymentów Michaela Faradaya na proponowanym transatlantyckim kablu telegraficznym. Kelvin opublikował swoje obliczenia dotyczące projektu w 1855 r., Pokazując, że projekt był opłacalny ekonomicznie.
W analizie z 1855 r. Podkreślił znaczenie projektu kabla, mówiąc, że prędkość sygnału przez dany kabel jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu jego długości. W 1856 roku pomysł ten został zakwestionowany przez elektryka Atlantic Telegraph Company, Wildman Whitehouse
Po ataku Whitehouse Kelvin wyjaśnił swój pomysł w artykule w popularnym magazynie Athenaeum. Przyciągnęło to uwagę władz; aw grudniu 1856 r. został wybrany do zarządu Atlantic Telegraph Company. Tymczasem kontynuował swoje prace dydaktyczne i badawcze.
W 1856 roku rozpoczął pracę nad elektrycznością i magnetyzmem, co później doprowadziło Jamesa Clarka Maxwella do rozwinięcia jego teorii elektromagnetyzmu. Kiedyś Kelvin wprowadził również pracę laboratoryjną na studiach dyplomowych. Jednak nie był bardzo dobrym wykładowcą, ponieważ często mówił na tematy, które jego studenci ledwo rozumieli.
Kelvin wziął trochę wolnego czasu od swojej kariery nauczycielskiej w sierpniu 1857 roku i popłynął na statku do układania kabli, HMS Agamemnon, z głosem doradczym. Niestety podróż zakończyła się po 380 milach z przyczyn technicznych. Później opublikował artykuł na temat naprężeń związanych z procesem układania kabli podmorskich.
W 1858 r. Ponownie dołączył do wyprawy z układaniem kabli na pokładzie HMS Agamemnon. Do tego czasu opracował kompletny system do obsługi telegrafu podwodnego, wykorzystujący galwanometr lustrzany i rejestrator syfonowy. Ponieważ jednak Whiteman odmówił udzielenia zgody, Kelvin nie mógł korzystać z systemu.
W czerwcu 1858 r. HMS Agamemnon musiał powrócić po katastrofalnej burzy. Kiedy zarząd postanowił zrezygnować z projektu, Kelvin, Cyrus West Field i Curtis M. Lampson nalegali, aby kontynuowali.
Trzecia wyprawa pod przewodnictwem Whitehouse spotkała się z katastrofą i został usunięty ze stanowiska. Katastrofa umożliwiła jednak Kelvinowi nabycie umiejętności inżynieryjnych i umiejętności rozwiązywania praktycznych problemów. Teraz zaczął prowadzić zespół zajmujący się rozwiązywaniem problemów od frontu.
Czwarta wyprawa po kable, prowadzona przez Kelvina, rozpoczęła się w lipcu 1865 roku. Niestety, trzeba było ją porzucić po ułożeniu 1200 mil kabli. Wreszcie w 1866 r. Udało im się nie tylko ułożyć nowe kable w dwa tygodnie, ale także odzyskać i dokończyć kabel z poprzedniego roku.
Po powrocie z wyprawy Kelvin nawiązał współpracę z dwoma różnymi firmami, C.F. Varley i Fleming Jenkin. Pracując dla tego drugiego, wymyślił automatyczny nadajnik krawężnika, rodzaj klucza telegraficznego, zdolny do wysyłania wiadomości za pomocą kabla.
Równolegle z układaniem podmorskich kabli komunikacyjnych kontynuował swoje zainteresowania naukowe. Współpracował z Peterem Guthrie Taitem nad książką z lat 1855–1867, tworząc w ten sposób studium mechaniki. Później pracował również nad wirową teorią atomu i pokrewnych.
W latach 80. XIX wieku Kelvin pracował nad udoskonaleniem regulowanego kompasu. Wynalazł także maszynę pływową i sprzęt do pomiaru głębokości. W swojej karierze złożył 70 patentów.
W latach 90. XIX wieku był szefem międzynarodowej komisji, która zdecydowała o budowie elektrowni Niagara Falls.
Główne dzieła
Lord Kelvin jest najlepiej pamiętany ze swojej pracy w matematycznej analizie elektryczności i magnetyzmu. Odegrał także ważną rolę w formułowaniu pierwszej i drugiej zasady termodynamiki.
Nazwano go Kelvinem „K”, podstawową jednostką absolutnej skali temperatur, ponieważ jako pierwszy zaproponował „Absolutną Skalę Termometryczną”.
Inne jego prace obejmują dynamiczną teorię ciepła, geofizyczne określanie wieku Ziemi i inne fundamentalne prace w hydrodynamice.
Poza kręgiem naukowym Kelvin jest znany ze swojego wkładu w układanie transatlantyckich kabli telegraficznych. Oprócz współpracy z Atlantic Telegraph Company, asystował przy układaniu francuskiego atlantyckiego kabla łączności podwodnej w 1869 roku, kabla zachodniego, brazylijskiego i platino-brazylijskiego w 1873 roku.
Nagrody i osiągnięcia
Lord Kelvin został rycerzem królowej Wiktorii 10 listopada 1866 roku. Później w 1892 roku otrzymał parostwo i został pierwszym baronem Kelvinem z Largs. Został mianowany tajnym doradcą i członkiem Orderu Zasługi przez króla Edwarda VII w 1902 roku.
W 1851 r. Został wybrany do Towarzystwa Królewskiego, otrzymując Królewski Medal Towarzystwa w 1856 r. I Medal Copleya w 1883 r. Pełnił również funkcję jego prezesa w latach 1890–1895. Oprócz tego otrzymał wiele innych nagród i wyróżnień.
Kelvin był członkiem Royal Society of Edinburgh i był jego prezydentem najpierw w latach 1873–1878, następnie w latach 1886–1890, a wreszcie od 1895 r. Aż do śmierci w 1907 r.
Życie rodzinne i osobiste
Lord Kelvin ożenił się ze swoją ukochaną z dzieciństwa Margaret Crum we wrześniu 1852 roku. Niestety jej zdrowie załamało się podczas miesiąca miodowego i nigdy się z niego nie odzyskała. Zmarła 17 czerwca 1870 r.
24 czerwca 1874 r. Thompson poślubił Fanny Blandy, córkę Charlesa R. Blandy'ego. Była 13 lat młodsza od niego. Nie miał dzieci z żadnego ze swoich małżeństw.
Przeziębił się w listopadzie 1907 r., A jego stan bardzo szybko się pogorszył. Zmarł 17 grudnia 1907 r. W szkockiej rezydencji Netherhall w Largs w wieku 83 lat.
W Muzeum Hunterian na Uniwersytecie w Glasgow znajduje się stała wystawa jego prac. Prezentuje nie tylko wiele jego oryginalnych prac, ale także jego instrumenty i osobiste artefakty, w tym fajkę.
Drobnostki
Rezydencja Lorda Kelvina w Glasgow była jednym z pierwszych domów na świecie oświetlonych światłem elektrycznym.
Szybkie fakty
Urodziny 26 czerwca 1824 r
Narodowość Brytyjski
Zmarł w wieku 83 lat
Znak słońca: Nowotwór
Znany również jako: William Thomson, 1. baron Kelvin
Urodzony kraj: Irlandia
Urodzony w: Belfast
Słynny jako Matematyk, fizyk
Rodzina: małżonka / była-: Margaret Crum ojciec: James Thomson matka: rodzeństwo Margaret Gardner: James Zmarł 17 grudnia 1907 r. Miejsce śmierci: Largs, Szkocja Więcej faktów edukacja: Peterhouse, Cambridge (1841–1845), University of Glasgow , Nagrody Royal Belfast Academical Institution: 1883 - Copley Medal 1856 - Royal Medal 1905 - John Fritz Medal - Smiths price
