ТОМСОН (Кельвин) Уильям (Thomson William, Baron Kelvin) (26.VI.1824 - 17.XII.1907) - английский физик, один из основоположников термодинамики, член Лондонского королевского об-ва (1851), президент в 1890-95. В 1892 получил титул лорда Кельвина. Р. в Белфасте. Окончил Кембриджский ун-т (1845). В 1846 - 99 - профессор ун-та в Глазго (в 1846 организовал одну из первых физических лабораторий), с 1904 - президент.
Работы относятся к термодинамике, гидродинамике, электромагнетизму, упругости, теплоте, математике, технике. В 1851 сформулировал (независимо от Р. Клаузиуса ) второе начало термодинамики: «в природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершенная за счет охлаждения теплового резервуара». Соответственно этой формулировке второго начала термодинамики (по Томсону) была доказана невозможность вечного двигателя второго рода. Ввел понятие внутренней энергии (1851). Однако, исходя из открытого закона термодинамики и применяя его ко Вселенной как к целому, пришел (1852) к ошибочному выводу о неизбежности «тепловой смерти Вселенной» (гипотеза тепловой смерти Вселенной). Неправомерность такого подхода и ошибочность гипотезы доказал Л. Больцман .
Широко применял термодинамический метод для объяснения различных физических явлений. Ввел в 1848 понятие абсолютной температуры и абсолютную шкалу температуры, названную его именем (шкала Кельвина). Показал, как температура кипения жидкости в зависимости от давления связана с теплотой парообразования, объемом жидкости и образовавшимся из нее паром, установил в 1870, что упругость насыщенного пара зависит от формы поверхности жидкости. Вместе с Дж. Джоулем установил в 1853 - 54 изменение температуры газа при его медленном стационарном адиабатическом протекании сквозь пористую перегородку (эффект Джоуля -Томсона). Использование это(го эффекта является одним из основных методов получения низких температур.
Открыл в 1856 третий термодинамический эффект (эффект Томсона): если вдоль проводника, по которому течет электрический ток, существует перепад температур, то, кроме джоулевой теплоты, в объеме проводника в зависимости от направления тока выделяется или поглощается еще некоторое количество теплоты (теплота Томсона). Построил термодинамическую теорию термоэлектрических явлений.

Плодотворно работал в области изучения электрических и магнитных явлений, в частности изучал магнитные свойства кристаллов. Открыл в 1851 изменение удельной электропроводности ферромагнетиков при их намагничивании (эффект Томсона). Сконструировал ряд высокочувствительных электрометров и гальванометров, универсальный компас и другие приборы. Дал расчет электрических колебаний в контуре, выведя в 1853 формулу зависимости периода собственных колебаний в контуре от его емкости и индуктивности (формула Томсона). Установил (1856) изменение сопротивления металлов в магнитном поле, перпендикулярном току. Теоретические исследования Томсона по электромагнетизму и ряд его технических изобретений значительно содействовали практическому осуществлению телеграфной связи, в частности по трансатлантическому кабелю, в прокладывании которого он принимал активное участие.
Известны его исследования по теплопроводности, которые он пытался использовать для расчета возраста Земли, изучал проблему вращения Земли вокруг оси, пришел к выводу, что морские приливы и отливы оказывают влияние на это вращение. Выдвинул (1902) гипотезу о строении атомов, осуществил расчеты размеров молекул и т. д.
Член многих академий наук и научных об-в, в частности Петербургской АН (1896).

Томсон Уильям лорд Кельвин – известный британский физик и механик, прославившийся своими теоретическими и практическими работами в области термодинамики, электродинамики и механики, родился 26 июня 1824 года в городе Белфаст, Ирландия. Благодаря своему отцу – известному математику Джеймсу Томсону, учебники которого переиздавались на протяжении нескольких десятилетий, будущий ученый получил хорошее образование, которое собственно и предопределило его будущий жизненный путь.

Вместе со своим братом Джеймсом Томсоном, Уильям получает неплохое начальное образование в колледже Глазго, а затем и в колледже Св. Петра в Кембридже, по окончанию которого двадцатидвухлетний Томсон принимает кафедру теоретической физики в университете Глазго.

Еще будучи студентом Уильям заинтересовался исследованиями в области распространения электричества, а также начинает заниматься вопросами, связанными с электростатикой. А в 1842 году публикует еще и ряд научных работ, связанных с результатами этих исследований.

В 1855 году вместе со своими студентами из университета Глазго, Томсон проводит многочисленные практические исследования по термоэлектричеству. Кстати, отчасти благодаря ученому, студентов по всей Англии начали привлекать к практической научной работе.

Примерно в это же время Томсон проводит теоретические исследования распространения электрических сигналов по проводам. Отчасти именно благодаря ему и результатам его работы стало возможным создание трансатлантических (через весь океан) телеграфных линий связи. Сам ученый принимает непосредственное участие в прокладке некоторых из них. Также Томсон проводит исследования колебательных электрических зарядов , продолженные позже его последователем Густавом Робертом Кирхгофом и легшие в основу учения об электрических колебаниях.

В 1853 году Уильям Томсон формулирует зависимость периода электрических колебаний контура от емкости и индуктивности, названную позже в его честь (формула Томсона). А еще через три года в 1856 году ученый открывает эффект выделения теплоты в проводнике при протекании по нему электрического тока – третий термоэлектрический эффект или эффект Томсона.

Уильям Томсон собственноручно сконструировал целый ряд точных электрических измерительных приборов: кабельный гальванометр, электрометр и сифон-отметчик (прибор для приема телеграфных сигналов). Кстати, именно Томсон одним из первых предложил использовать вместо цельного металлического кабеля многожильный.

Умер великий ученый и изобретатель 17 декабря 1907 года в Шотландии. За свои заслуги перед наукой еще при жизни он был удостоен титула барона и был избран почетным членом Санкт-Петербургской академии наук. В его честь была названа единица измерения температуры – кельвин (Томсон получил титул лорда Кельвина по названию речки, которая протекала вблизи его родного университета в Глазго).

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».

КЕЛЬВИН (ТОМСОН) УИЛЬЯМ (1824 - 1907)

БИОГРАФИЯ.

Того, кто стал впоследствии лордом Кельвином, звали Уильям Томсон. Он родился 26 июня 1824 года в Белфасте (Северная Ирландия) в семье профессора инженерии. Когда мальчику было семь лет, семья перехала в Глазго (Шотландия), где его отец получил кафедру математики в университете. Уильям рано остался без матери, и воспитанием его и старшего брата занимался отец, который пользовался у них большим уважением.

Лекции отца в университете Уильям начал посещать в восемь лет, а в десять он уже стал полноправным студентом. В Книге рекордов Гиннесса Уильям Томсон отмечен как самый молодой студент в истории – он приступил к занятиям в Университете Глазго в октябре 1834 года в возрасте 10 лет 4 месяцев, а 14 ноября того же года был зачислен студентом.

Закончив обучение в Глазго, семнадцатилетний юноша поступил в Кембриджский университет со специализацией по математике. После окончания университета в 1845 году по совету отца Уильям едет в Париж для стажировки в области физики тепловых явлений. Внимание молодого ученого привлекает также аналогия между описанием электростатических и тепловых явлений. Этот интерес к электро- и термодинамике ученый сохранил на всю жизнь.

По возвращении из Франции Томсон занимает кафедру натуральной философии (теоретической физики) университета Глазго, где работает до 1899 года, в течение пятидесяти трех лет. С 1904 года Томсон - президент университета.

В 1890 – 1895 годах он возглавлял Лондонское Королевское общество и за выдающиеся научные заслуги был удостоен титула лорда Кельвина в 1892 году. Томсон пользовался огромным авторитетом среди ученых всего мира, он был членом многих научных академий и обществ, в том числе почетным членом Петербургской Академии наук, имел много наград.

НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ.

Научные интересы Томсона были очень разнообразны. Еще будучи в Париже, он разработал важный метод решения задач электростатики, который получил название метода «зеркальных изображений» (1846) и дал возможность решить ряд вопросов в электротехнике, теории теплопроводности и т. д. В Париже Томсон познакомился с теорией Карно, что привело его к идее абсолютной температуры и понятию абсолютной шкалы температур, названной впоследствии шкалой Кельвина.

Независимо от Клаузиуса Томсон сформулировал второй закон термодинамики. Совместно с Дж. Джоулем Томсон установил, что при адиабатическом расширении газ охлаждается (эффект Джоуля – Томсона). Этот эффект со времнем стали широко использовать для получения низких температур. Томсону принадлежит построение первой последовательной теории термоэлектрических явлений.

Томсон разработал также основы теории электрических колебаний и вывел носящую сегодня его имя формулу, которая устанавливает зависимость между периодом собственных колебаний контура и его емкостью и индуктивностью. Он также выполнил важные разработки по практическому осуществлению телеграфной связи, был главным научным консультантом при прокладке первых трансатлантических кабелей, которые обеспечили устойчивую телеграфную связь между двумя континентами. За участие в прокладке кабеля Томсон был возведен в дворянское достоинство.

Интересно, что работы по прокладке кабеля пробудили у ученого интерес к проблемам морской навигации, следствием чего стало создание эхолота непрерывного действия, мареографа, принципиальное усовершенствование морского компаса. Об авторитете Томсона и уважении к нему свидетельствуют следующие слова одного морского офицера: «Каждый моряк должен молиться на него еженощно!»

Рассказы об ученых по физике. 2014

ТОМСОН (Thomson) лорд КЕЛЬВИН, Уильям

Уильям Томсон родился в Белфасте в семье преподавателя математики. Когда Уильяму было восемь лет, семья переехала в Глазго, который стал впоследствии местом жизни и труда знаменитого физика. Одарённый мальчик уже в десятилетнем возрасте стал студентом университета Глазго. Окончив университет Глазго, Томсон поступил в Кембриджский университет, после окончания которого по совету отца отправился в Париж для стажировки в лаборатории известного французского физика-экспериментатора А. Реньо . Вскоре юный студент опубликовал свою первую работу по теории теплопроводности. Двадцати двух лет Томсон становится профессором в Глазго и занимает кафедру до 1899 г., в течение пятидесяти трех лет.

У. Томсон обладал большим педагогическим талантом и прекрасно сочетал теоретическое обучение с практическим. Его лекции по физике сопровождались демонстрациями, к проведению которых Томсон широко привлекал студентов, что стимулировало интерес слушателей.

В университете Глазго У. Томсон создал физическую лабораторию, в которой было сделано много оригинальных научных исследований, и которая сыграла большую роль в развитии физической науки. Вначале лаборатория ютилась в бывших лекционных комнатах, старом заброшенном винном подвале и части старого профессорского дома. В 1870 г. университет переехал в новое великолепное здание, в котором были предусмотрены просторные помещения для лаборатории. Кафедра и дом Томсона первыми в Британии осветились электричеством. Между университетом и мастерскими Уайта, в которых изготавливались физические приборы, действовала первая в стране телефонная линия. Мастерские разрослись в фабрику в несколько этажей, по существу ставшую филиалом лаборатории.

В круг научных интересов Томсона входили термодинамика, гидродинамика, электромагнетизм, теория упругости, теплота, математика, техника. Студентом Томсон опубликовал несколько статей по применению рядов Фурье к различным разделам физики. Стажируясь в Париже, разработал метод решения задач электростатики, получивший название метода «зеркальных изображений» (1846). Познакомившись с теоремой Карно, высказал идею абсолютной термодинамической шкалы (1848).

В 1851 г. У. Томсон сформулировал (независимо от Р. Клаузиуса) 2-е начало термодинамики . В его работе «О динамической теории теплоты» излагалась новая точка зрения на теплоту, согласно которой «теплота представляет собой не вещество, а динамическую форму механического эффекта». Поэтому «должна существовать некоторая эквивалентность между механической работой и теплотой». Томсон указывает, что этот принцип, «по-видимому, впервые... был открыто провозглашен в работе Ю. Майера «Замечания о силах неживой природы». Далее он упоминает работу Дж. Джоуля , исследовавшего численное соотношение, «связывающее теплоту и механическую силу».

Томсон утверждает, что вся теория движущей силы теплоты основана на двух положениях, из которых первое восходит к Джоулю и формулируется следующим образом: «Во всех случаях, когда равные количества механической работы получаются каким бы то ни было способом исключительно за счёт теплоты или бывают израсходованы исключительно на получение тепловых действий, всегда теряются или приобретаются равные количества теплоты».

Второе положение Томсон формулирует так: «Если какая-либо машина устроена таким образом, что при работе её в противоположном направлении все механические и физические процессы в любой части её движения превращаются в противоположные, то она производит ровно столько механической работы, сколько могла бы произвести за счёт заданного количества тепла любая термодинамическая машина с теми же самыми температурными источниками тепла и холодильника».

Эта положение Томсон возводит к С. Карно и Р. Клаузиусу и обосновывает следующей аксиомой: «Невозможно при помощи неодушевленного материального деятеля получить от какой-либо массы вещества механическую работу путём охлаждения ее ниже температуры самого холодного из окружающих предметов». К этой формулировке, которую называют томсоновской формулировкой второго начала, Томсон делает следующее примечание: «Если бы мы не признали эту аксиому действительной при всех температурах, нам пришлось бы допустить, что можно ввести в действие автоматическую машину и получать путем охлаждения моря или земли механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания всей теплоты суши и моря или в конце концов всего материального мира». Описанную в этом примечании «автоматическую машину» стали называть perpetuum mobile 2-го рода.

Кроме работ по термодинамике, Томсон заложил основы теории электромагнитных колебаний и в 1853 г. вывел формулу зависимости периода собственных колебаний контура от его ёмкости и индуктивности (формула Томсона). В 1856 г. открыл третий термоэлектрический эффект – эффект Томсона (первые два – возникновение термо-ЭДС и выделение теплоты Пельтье), состоявший в выделении т.н. «теплоты Томсона» при протекании тока по проводнику при наличии градиента температуры. Большое значение в формировании атомистических представлений имел произведённый Томсоном расчёт размеров молекул на основе измерений поверхностной энергии плёнки жидкости. В 1870 г. он установил зависимость упругости насыщенного пара от формы поверхности жидкости.

Томсон внёс большой вклад в развитие практических применений разных разделов науки. Он был главным научным консультантом при прокладке первых трансатлантических кабелей. Сконструировал целый ряд точных электрометрических приборов: «кабельный» гальванометр, квадрантный и абсолютный электрометры, сифон-отметчик для приема телеграфных сигналов. Предложил использовать многожильные провода из медной проволоки.

Работы по прокладке трансатлантического кабеля пробудили в Томсоне интерес к навигации. Учёный создал усовершенствованный морской компас с компенсацией магнетизма железного корпуса судна, изобрёл эхолот непрерывного действия, мареограф (прибор для регистрации уровня воды в море или реке). Известны исследования Томсона по теплопроводности, работы по теории приливов, распространению волн по поверхности, по теории вихревого движения.

В 1892 г. У. Томсону за его большие научные заслуги был присвоен титул барона Кельвина (по имени речки Кельвин, протекающей вблизи университета в г. Глазго). Томсон написал огромное количество работ по экспериментальной и теоретической физике. Пятидесятилетний юбилей его научной деятельности в 1896 г. отмечали физики всего мира. В чествовании Томсона участвовали представители разных стран, в том числе русский физик Н. А. Умов; в 1896 г. Томсон был избран почётным членом Санкт-Петербургской Академии наук. В честь Уильяма Томсона названа единица измерения абсолютной температуры – кельвин.

Источники:

1. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. М. : Просвещение, 1982. – 448 с.
2. Большая советская энциклопедия. В 30 тт.

Хронология событий и открытий в химии: