Thomson William
 
Encyklopedia PWN
Thomson
[tọmsən]
William Wymowa, lord Kelvin, ur. 26 VI 1824, Belfast, zm. 17 XII 1907, Netherhall (Szkocja),
szkocki inżynier, fizyk i matematyk.
Kalendarium
Urodził się 26 VI 1824 w Belfaście. Ojciec Williama, James Thomson, był profesorem matematyki uniwersytetu w Belfaście, a od 1832 uniwersytetu w Glasgow. William — uczony, wspólnie ze swym starszym o dwa lata bratem, w domu przez ojca, miał tak wielkie zdolności, że jako dziesięciolatek oficjalnie został studentem uniwersytetu w Glasgow. W latach 1841–45 studiował na uniwersytecie w Cambridge. Odbył następnie podróż do Paryża, by tam pracować z francuskim chemikiem i fizykiem, H.V. Regnaultem. Po powrocie do kraju, 1946, mając 22 lata, został profesorem filozofii naturalnej uniwersytetu w Glasgow. Stanowisko to piastował do 1899. Założył tam pierwszą na brytyjskich uniwersytetach pracownię fizyczną. Od 1851 był członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie (w latach 1890–95 jego przewodniczącym), 1890 został członkiem Akademii Umiejętności. Za zasługi otrzymał m.in. Medal Copley’a przyznawany przez Towarzystwo Królewskie (1883), a 1892 — tytuł lorda Kelvina (Baron Kelvin of Largs; od nazwy rzeki Kelvin płynącej w pobliżu uniwersytetu w Glasgow).
Lord Kelvin, wybitny badacz przyrody i jeden z największych fizyków XIX w., prowadził prace w wielu dziedzinach fizyki, matematyki i techniki. Jest autorem ponad 600 prac naukowych. Był dwukrotnie żonaty. Zmarł 17 XII 1907 w Netherhall (Szkocja), został pochowany w opactwie westminsterskim (Westminster Abbey, od 1066 miejsce koronacji królów angielskich i brytyjskich, obecnie także panteon narodowy).
Prace z termodynamiki
Szczególne znaczenie mają prace Thomsona dotyczące termodynamiki. Uczony wprowadził pojęcie temperatury bezwzględnej, zwanej temperaturą (termodynamiczną) Kelvina lub temperaturą bezwzględną, i 1848 opracował termodynamiczną skalę temperatury — skalę Kelvina, w której punktowi potrójnemu wody (stanowi równowagi między lodem, ciekłą wodą i parą wodną) przypisał wartość 273,16 K (kelwinów). Skala ta stanowi podstawę współczesnej termometrii.
W 1851 podał jedno ze sformułowań II zasady termodynamiki, która jest prawem wytyczającym kierunek, w którym mogą samorzutnie przebiegać procesy termodynamiczne. Pierwsze jej sformułowanie podał 1850 R.J.E. Clausius: „Nie istnieje proces, w którym ciepło przechodziłoby samorzutnie od ciała chłodniejszego do ciała cieplejszego”. W sformułowaniu Thomsona zasada ta sprowadza się do stwierdzenia niemożliwości pobierania ciepła z jednego źródła i zamiany go na pracę bez wprowadzania innych zmian w układzie i otoczeniu, co można także wyrazić jako niemożliwość zbudowania perpetuum mobile drugiego rodzaju.
Thomson sformułował po raz pierwszy zasadę rozpraszania energii. W 1852 podał pierwsze teoretyczne informacje na temat możliwości użycia pompy ciepła do ogrzewania. W 1854 przewidział jedno ze zjawisk termoelektrycznych, potwierdzone doświadczalnie kilka lat później, zw. zjawiskiem Thomsona. Polega ono na wydzielaniu lub pochłanianiu ciepła (tzw. ciepła Thomsona) w jednorodnym przewodniku, w którym występuje gradient temperatury i przez który przepływa prąd elektryczny. Ciepło wydzielane (pochłaniane) w jednostce czasu jest proporcjonalne do gradientu temperatury i natężenia prądu, a współczynnik proporcjonalności (współczynnik Thomsona) zależy od rodzaju przewodnika. Gdy kierunek unoszenia elektronów w polu elektrycznym jest zgodny z kierunkiem dyfuzji elektronów wywołanej gradientem temperatury, wówczas elektrony przekazują energię atomom przewodnika, gdy zaś kierunki te są przeciwne — elektrony zwiększają swoją energię kosztem energii ruchu termicznego atomów. Zależność znaku ciepła Thomsona od kierunku przepływu prądu pozwala je odróżnić od tzw. ciepła Joule’a, wydzielanego w przewodniku i proporcjonalnego do kwadratu natężenia prądu.
W 1852, wspólnie z Jamesem P. Joule’em, stwierdził zmianę temperatury gazu podczas jego przepływu z obszaru o wyższym do obszaru o niższym ciśnieniu (bez wykonywania pracy przeciw siłom zewnętrznym) — zjawisko Joule’a–Thomsona. Zjawisko to zostało wykorzystane do otrzymywania niskich temperatur.
Kabel transatlantycki
Thomson miał duży udział w realizacji telegraficznego połączenia Europy z Ameryką za pomocą podmorskiego kabla. W 1855 opracował fizyczne podstawy rozchodzenia się sygnałów elektrycznych wzdłuż bardzo długiego przewodnika Wynalazł galwanometr zwierciadłowy do odczytywania słabych sygnałów telegraficznych. W 1857 Atlantic Telegraph Company (jednym z dyrektorów był Thomson) przeprowadziła pierwsze próby położenia telegraficznego kabla transatlantyckiego. W próbach uczestniczył lord Kelvin. Sukces osiągnięto w 1865, układając kabel z parowca Great Eastern. W 1866 została uruchomiona pierwsza trwała transatlantycka linia telegraficzna, która zaczęła przynosić duże zyski (uczestniczył w nich także Thompson).
Badania nad rozchodzenia się sygnałów elektrycznych doprowadziły uczonego do opracowania teorii drgań elektrycznych. W 1853 wprowadził wzór wyrażający zależność okresu drgań własnych elektrycznego obwodu rezonansowego od pojemności i indukcyjności. W 1857 zaobserwował w metalach ferromagnetycznych zjawisko magnetooporowe — zmianę oporu elektrycznego pod wpływem pola magnetycznego.
Inne wielkie osiągnięcia
Ponadto Thomson prowadził badania dotyczące teorii potencjału, teorii przewodnictwa ciepła, teorii sprężystości, hydrodynamiki (prawo o zachowaniu cyrkulacji prędkości podczas ruchu cieczy idealnej, zw. twierdzeniem Thomsona). Skonstruował i udoskonalił wiele przyrządów, m.in. mostek elektryczny (mostek Thomsona) i elektrometr absolutny (1855), a także przyczynił się do udoskonalenia głębokościomierza, kompasu, galwanometru zwierciadlanego i in.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia