2020

Lord Kelvin byl slavný fyzik, matematik a inženýr, který je nejlépe známý pro svou práci v matematické analýze elektřiny

Lord Kelvin nebo William Thompson byl slavný fyzik, matematik a inženýr, který je nejlépe známý pro svou práci v matematické analýze elektřiny. Narodil se v 19. století otci matematiky a od raného dětství ho vyučoval v pokročilé matematice a stal se dokonalým matematikem ještě ve škole. Na univerzitě v Cambridge pokračoval ve studiu vědy a matematiky. Ve věku 22 let nastoupil na „University of Glasgow“ jako profesor přírodní filozofie, odvětví akademiků, které nyní známe jako fyzika. Přes pozvání od renomovaných univerzit zůstal Kelvin v Glasgow 50 let. Během své dlouhé vědecké kariéry napsal 600 prací. Hrál důležitou roli při formulaci druhého termodynamického zákona. Základní jednotka stupnice absolutní teploty Kelvin „K“ je pojmenována na jeho počest. Kromě toho, že má hluboký vliv na vědecké myšlení té doby, je známý také pro své příspěvky při pokládání transatlantického telegrafního kabelu.

Dětství a raný život

Lord Kelvin se narodil jako William Thompson 26. června 1824 v Belfastu v Irsku. Jeho otec James Thompson byl známý inženýr a matematik na Royal Belfast Academical Institution. Jméno jeho matky byla Margaret Gardnerová.

Narodil se na čtvrtém místě mezi šesti přeživšími dětmi svých rodičů. Vyrůstal se staršími sestrami, Elizabeth King a Anna Bottomley; a starší bratr James A. Thomson. Měl také mladší bratry jménem John a Robert a mladší sestru jménem Margaret Marshall.

V roce 1830, když bylo Kelvinovi šest let, zemřela jeho matka. Poté byly děti vychovány svým otcem v přísné presbyteriánské tradici. Velmi brzy si otec a syn vytvořili blízký vztah.

Kelvin začal formální vzdělávání na Royal Belfast Academical Institution. Doma byl spolu s jeho starším bratrem Jamesem učen jejich otcem, který je učil nejnovějším matematickým principům, které dosud nebyly zahrnuty do britských osnov.

V roce 1832 byl James Thompson jmenován profesorem matematiky na Glasgowské univerzitě a přestěhoval se do Glasgow. V říjnu 1833 se tam děti také přestěhovaly; a William a James začali navštěvovat školu na University of Glasgow, kde studovali dalších šest let.

Kelvin se stejně zajímal o klasiku a získal cenu za překlad „Luciana ze Samosatových dialogů bohů“ z latiny do angličtiny ve věku 12 let. V roce 1838, ve věku 14 let, začal studovat matematiku na univerzitní úrovni.

V letech 1838 až 1839 studoval astronomii a chemii a získal zlatou medaili z Glasgowské univerzity za práci „Esej o postavě Země“. Během této doby absolvoval kurz fyziky, tehdy známý jako přírodní filozofie, ke studiu tepla, elektřiny a magnetismu.

Na konci roku 1840 narazil Kelvin na univerzitní knihovnu „Analytickou teorii tepla“ Jeana-Baptisty Josepha Fouriera. Během dvou týdnů zvládl práci, která se zabývala aplikací abstraktní matematiky na tok tepla. Do té doby také četl Laplaceovo „Mécanique céleste“.

V roce 1841 se Kelvin důkladně seznámil s jevy tepla, elektřiny a magnetismu. Souběžně s formálním vzděláním byl také on a jeho bratr vystaveni kosmopolitní atmosféře. Byli posláni do Londýna v polovině roku 1839 a do Německa a Nizozemska v polovině roku 1840. Cestovali také do Paříže, kde se naučili francouzsky.

V 1841, Kelvin zadal Peterhouse, Cambridge, kde on pokračoval studovat vědu, publikovat jeho první práci pod pseudonymem P.Q.R ve stejném roce. Článek nazvaný „Fourierovy rozšíření funkcí v trigonometrické řadě“ bránil Fourierovy matematické teorie proti kritice mnoha britských matematiků.

V 1842, když studoval na matematických Tripos zkouškách, on vydal důležitý papír na stejném předmětu. Byl nazván „O rovnoměrném pohybu tepla a jeho spojení s matematickou teorií elektřiny“.

Souběžně se studiem vědy, zejména elektřiny, se Kelvin zajímal o klasiku a literaturu. On také hrál kornout a byl stejně aktivní ve sportu, obzvláště veslování, vyhrávat Colquhoun stříbrné lebky pro jednomístné lodě v 1843.

V 1845, on vzal závěrečnou část matematických Tripos zkoušek. Ve stejném roce získal titul BA jako druhý Wrangler a první Smith prizeman. V červnu byl zvolen za člena Peterhouse.

Po dokončení studia se Kelvin se svým společenstvím přestěhoval do Paříže a nějakou dobu pracoval ve fyzikální laboratoři Henri-Victor Regnault. Zde se setkal a spolupracoval se slavnými vědci jako Jean-Baptiste Biot, Augustin-Louis Cauchy, Joseph Liouville a Charles-François Sturm.

Na Liouvilleovu žádost brzy začal pracovat na Faradayově myšlence, že elektrická indukce probíhá prostřednictvím intervenujícího média, nikoli „akcí ​​na dálku“, což dává první matematický vývoj. Vymyslel také matematickou techniku ​​elektrických obrazů, která se používá k řešení problémů elektrostatiky.

Vědecká kariéra

V roce 1846 začal 22letý lord Kelvin svou profesi na „University of Glasgow“ jako profesor přírodní filozofie. Byl jednomyslně zvolen do prestižního křesla, které se v tomto roce uvolnilo. Velmi brzy se v akademickém kruhu stal známým jako nadcházející vědec.

V 1847, on začal spolupracovat s Georgem Gabriel Stokes, známý pro založení vědy o hydrodynamice. Spolupráce pokračovala dalších 50 let a často si vyměňovaly dopisy o důležitých vědeckých teoriích.

Kelvin se zúčastnil výročního zasedání Britské asociace pro pokrok vědy, kde slyšel, jak James Prescott Joule argumentuje proti kalorické teorii tepla, jakož i teorii tepelného motoru a namísto toho zdůrazňuje vzájemnou konvertibilitu tepla a pohybu.

Přestože Kelvin považoval své nápady za zajímavé, byl vůči nim skeptický. Velmi brzy začal studovat Carnot-Clapeyronovu teorii, která v roce 1848 vedla k návrhu absolutní stupnice teploty.

V březnu 1851 byl schopen založit Joulovu teorii a zveřejnit na ní důležitou smlouvu nazvanou „Na dynamické teorii tepla“. Obsahoval také jeho verzi druhého termodynamického zákona, a tak učinil důležitý krok k jeho projektu v zájmovém chovu, sjednocení vědeckých teorií.

Po vydání knihy „O dynamické teorii tepla“ začal Joule korespondovat s Kelvinem; což byl začátek plodné spolupráce mezi nimi, která trvala od roku 1852 do roku 1856. Joule provedl experimenty a Kelvin je analyzoval, často navrhoval další experimenty.

V roce 1852 Kelvin při práci s Joulesem pozoroval, že teplota plynu klesá, když se ve vakuu rozpíná. Později se tento jev stal znám jako „Joule-Thompsonův efekt“ nebo „Kelvin-Joulesův efekt“. Jejich spolupráce přispěla k přijetí Jouleových děl a teorií.

Jako inženýr

Stokes napsal dopis lordu Kelvinovi dne 16. října 1854 a požádal ho o stanovisko k experimentům Michaela Faradaye ohledně navrhovaného transatlantického telegrafního kabelu. Kelvin publikoval jeho výpočty o projektu v 1855, ukazovat, že projekt byl ekonomicky životaschopný.

V analýze v 1855, on zdůraznil důležitost designu kabelu, říkat, že rychlost signálu přes daný kabel byl nepřímo úměrný čtverci jeho délky. V 1856, nápad byl sporný elektrikářem Atlantik telegrafní společnost, Wildman Whitehouse

Po útoku na Whitehouse vysvětlil Kelvin svůj nápad v článku v populárním časopise Athenaeum. To upoutalo pozornost úřadů; a v prosinci 1856 byl zvolen do představenstva společnosti Atlantic Telegraph Company. Mezitím pokračoval ve své výuce a výzkumu.

V 1856, on začal jeho práci na elektřině a magnetismu, který by později vedl Jamese Clarka Maxwella k rozvoji jeho teorie elektromagnetismu. Někdy nyní Kelvin také představil laboratorní práci v rámci studijních kurzů. Nebyl však velmi úspěšným lektorem, protože často hovořil o tématech, kterým jeho studenti stěží rozuměli.

Kelvin vzal nějaký čas pryč od jeho učitelské kariéry v srpnu 1857 a vyplul na lanovou loď, HMS Agamemnon, jako poradce. Plavba bohužel skončila z technických důvodů po 380 mil. Později publikoval referát o stresech, které se účastnily procesu kladení podmořských kabelů.

V roce 1858 se znovu připojil k expedici kabelů na palubě HMS Agamemnon. Do té doby vyvinul kompletní systém pro provozování podmořského telegrafu pomocí zrcadlového galvanometru a sifonového zapisovače. Protože však Whiteman odmítl udělit svolení, nemohl Kelvin systém používat.

V červnu 1858 se HMS Agamemnon musel vrátit po katastrofální bouři. Když se správní rada rozhodla vzdát se projektu, Kelvin, Cyrus West Field a Curtis M. Lampsonová je vyzvala, aby pokračovali.

Třetí výprava vedená Whitehouseem se setkala s katastrofou a byl vyloučen ze své funkce. Katastrofa však umožnila Kelvinu získat některé technické dovednosti a talent pro řešení praktických problémů. Nyní začal vést tým řešení problémů zepředu.

Čtvrtá expedice pokládky kabelů, vedená Kelvinem, začala v červenci 1865. Po položení 1200 kilometrů kabelů ji bohužel muselo opustit. Nakonec v roce 1866 se jim podařilo nejen pokládat nové kabely za dva týdny, ale také obnovit a dokončit kabel předchozího roku.

Po návratu z expedice uzavřel Kelvin partnerství se dvěma různými společnostmi, C.F. Varley a Fleming Jenkin. Když pracoval pro posledně jmenovaného, ​​vymyslel automatický obrubník, jakýsi telegrafní klíč, schopný posílat zprávy na kabelu.

Souběžně s pokládáním podmořských komunikačních kabelů pokračoval ve sledování svých akademických zájmů. Spolupracoval s Peterem Guthrie Taitem na textové knize od roku 1855 do roku 1867, čímž založil studium mechaniky. Později pracoval také na vírové teorii atomů a příbuzných.

Během osmdesátých lét Kelvin pracoval na zdokonalování nastavitelného kompasu. Vynalezl také přílivový stroj a zařízení pro měření hloubky. Ve své kariéře podal 70 patentů.

V 90. letech 19. století byl šéfem mezinárodní komise, která rozhodla o návrhu elektrárny Niagara Falls.

Hlavní díla

Lord Kelvin je nejlépe připomínán za svou práci v matematické analýze elektřiny a magnetismu. Hrál také důležitou roli při formulaci prvního a druhého zákona termodynamiky.

Kelvin „K“, základní jednotka absolutní teplotní stupnice, je pojmenován po něm, protože jako první navrhl „absolutní termometrickou stupnici“.

Mezi jeho další práce patří dynamická teorie tepla, geofyzikální určování věku Země a další základní díla v hydrodynamice.

Mimo vědecký kruh je Kelvin známý svým přínosem při pokládání transatlantických telegrafních kabelů. Kromě práce se společností Atlantic Telegraph Company pomáhal při pokládání francouzského atlantického podmořského komunikačního kabelu v roce 1869, západního, brazilského a platino-brazilského kabelu v roce 1873.

Ocenění a úspěchy

Lord Kelvin byl rytířem královny Viktorie 10. listopadu 1866. Později v roce 1892 obdržel šlechtický titul a stal se 1. baronem Kelvinem z Largů. V roce 1902 byl králem Edwardem VII. Jmenován soukromým poradcem a členem Řádu zásluh.

V roce 1851 byl zvolen do Královské společnosti, v roce 1856 obdržel královskou medaili společnosti a v roce 1883. Copleyovu medaili. V letech 1890 až 1895 působil také jako prezident. Kromě toho získal také řadu dalších cen a cen.

Kelvin byl členem Královské společnosti v Edinburghu a sloužil jako jeho prezident nejprve od roku 1873 do roku 1878, poté od roku 1886 do roku 1890 a nakonec od roku 1895 až do své smrti v roce 1907.

Rodinný a osobní život

Lord Kelvin se oženil se svým dětským miláčkem Margaret Crumovou v září 1852. Bohužel se její zdraví během líbánky rozpadlo a ona se z toho nikdy nevymáhla. Zemřela 17. června 1870.

24. června 1874 se Thompson oženil s Fanny Blandy, dcerou Charlese R. Blandyho. Bylo jí 13 let jeho juniorka. Žádný z manželství neměl.

V listopadu 1907 zachytil nachlazení a jeho stav se velmi rychle zhoršil. Zemřel 17. prosince 1907 ve skotské rezidenci v Holandsku ve věku 83 let.

V Hunterianově muzeu na Glasgowské univerzitě je stálá výstava jeho děl. Představuje nejen mnoho svých původních článků, ale také jeho nástroje a osobní artefakty, včetně kouření.

Drobnosti

Rezidence lorda Kelvina v Glasgowu byla jedním z prvních domů na světě, které bylo osvětleno elektrickým světlem.

Rychlá fakta

Narozeniny 26. června 1824

Národnost Britové

Zemřel ve věku: 83 let

Sun Sign: Rakovina

Také známý jako: William Thomson, 1. baron Kelvin

Born Country: Ireland

Narozen v: Belfast

Slavný jako Matematik, Fyzik

Rodina: Manžel / manželka -: Margaret Crum otec: James Thomson matka: Margaret Gardner sourozenci: James Zemřel: 17. prosince 1907 místo úmrtí: Largs, Skotsko Další fakta vzdělání: Peterhouse, Cambridge (1841–1845), University of Glasgow , Ceny akademické instituce Royal Belfast: 1883 - Copley Medal 1856 - Royal Medal 1905 - Medaile John Fritz - Smithsova cena