Los logros científicos de William Thomson

Las actividades científicas de Kelvin fueron multifacéticas. Sus principales contribuciones a la física fueron el electromagnetismo y la termodinámica. En aquella época el electromagnetismo apenas comenzaba a desarrollarse. Kelvin lo aplicó gradualmente a la industria y al surgimiento de la ingeniería eléctrica, haciendo importantes contribuciones a las aplicaciones de la ingeniería. La situación en termodinámica es que la industria es lo primero y la teoría después. Desde el siglo XVIII hasta principios del XIX, las máquinas de vapor se utilizaron ampliamente en la industria. Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo XIX que se desarrolló la termodinámica. Kelvin fue uno de los principales fundadores de la termodinámica.

La contribución de Kelvin a la ciencia se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

1. Logros en electromagnetismo

Los logros de Kelvin en electrostática, electrostática y teorías de corriente alterna. especialmente aquellos relacionados con las propiedades oscilatorias de las descargas de las jarras de Leyden. Ha realizado importantes contribuciones a las mediciones electrostáticas absolutas, mediciones electromagnéticas y electricidad atmosférica. La imagen eléctrica, inventada por Kelvin, fue una forma muy eficaz de resolver problemas eléctricos.

2. Logros en termodinámica

Kelvin propuso en 1848 la escala de temperatura termodinámica absoluta revisada en 1848, que es ahora la escala de temperatura estándar en la comunidad científica. Esta escala de temperatura estándar se estableció en una conferencia internacional en 1954, hace exactamente 100 años. Kelvin fue uno de los dos principales creadores de la segunda ley de la termodinámica (el otro fue Clausius). Su afirmación sobre la segunda ley, "Es imposible obtener calor de una sola fuente de calor y convertirlo enteramente en trabajo útil sin producir otros efectos" (1851), se reconoce como la afirmación estándar de la segunda ley de la termodinámica. Kelvin afirmó a partir de la segunda ley de la termodinámica que la disipación de energía es una tendencia universal.

Dos cosas más vale la pena mencionar en términos de termodinámica. Una es que Kelvin predijo teóricamente un nuevo efecto termoeléctrico, más tarde conocido como efecto Thomson, que es el efecto de que cuando una corriente eléctrica pasa a través de un conductor con temperatura desigual, el conductor absorbe calor. Otro evento fue la colaboración entre Kelvin y J.P. Joule en el experimento del tapón poroso, que estudió el fenómeno del cambio de temperatura cuando un gas pasa a través de un tapón poroso, estudiando teóricamente la diferencia entre gases reales y gases ideales, y estudiando en la práctica. Posteriormente se convirtió en un Método importante para la fabricación de aire líquido (ver efecto Joule-Thomson).

3. Instalación del Cable Submarino del Atlántico

La instalación del Cable Submarino del Atlántico es uno de los trabajos más famosos de Kelvin. En 1855, Kelvin estudió la propagación de señales en cables y dedujo la ley de que la velocidad de propagación de la señal disminuye en proporción al cuadrado de la longitud del cable. En 1851 se instaló el primer cable submarino a través del canal entre Gran Bretaña y Francia. En 1856, la recién formada Atlantic Telegraph Company planeó instalar un cable submarino a través del Atlántico y nombró a Kelvin para que se hiciera cargo del trabajo. Kelvin estaba a cargo del trabajo. Después de dos años de arduo trabajo y varios contratiempos, la instalación finalmente fue un éxito. Además del gran esfuerzo invertido en el diseño y fabricación del proyecto, la investigación científica de Kelvin también jugó un papel importante.

4. Investigación sobre instrumentos eléctricos

Para poder instalar con éxito cables submarinos, Kelvin dedicó mucho esfuerzo a investigar instrumentos eléctricos. Por ejemplo, el galvanómetro de espejo que inventó puede mejorar la sensibilidad de las mediciones de los instrumentos. Los registradores de sifón pueden registrar automáticamente señales telegráficas. La principal contribución de Kelvin a los instrumentos eléctricos fue el establecimiento de estándares precisos de unidades de cantidades electromagnéticas y el diseño de varios instrumentos de medición de precisión, incluidos electrómetros absolutos, puentes de Kelvin y galvanómetros de anillo. Siguiendo su consejo, la Asociación Científica Británica creó el Comité de Normas Eléctricas en 1861, que sentó las bases para las normas modernas para unidades eléctricas.

5. Generación de ondas y vórtices

Kelvin hizo muchas aportaciones teóricas en el campo de las ondas y vórtices. Muchos de ellos se inspiraron en las observaciones que hizo en su lancha rápida. Emprendió esta investigación, incluido el estudio de los sólidos elásticos, en parte con fines de navegación y en parte para desarrollar sus visiones mecánicas de todo lo que hay en el mundo. A través de esta investigación, intentó establecer una teoría completa de los fenómenos electromagnéticos y ópticos basada en el esqueleto de la mecánica clásica newtoniana. Por lo tanto, estaba muy interesado en la teoría del éter y estudió el éter hipotético como una sustancia real, de modo que pudiera explicar completamente los fenómenos electromagnéticos y los fenómenos luminosos como alguna forma de movimiento del éter. El fracaso de esta visión mecanicista lo llevó a decir algo así como "las nubes oscuras del siglo XIX". Esto fue lo que dijo en una conferencia de 1900 titulada "Las nubes oscuras que rondan la teoría de la fototermodinámica en el siglo XIX".

Las "nubes oscuras" que él llamó incluían dos aspectos: las dificultades de la teoría del éter y las dificultades del teorema del equilibrio energético. Ambos enigmas se resolvieron en el siglo XX: el enigma de la teoría del éter mediante la relatividad especial y el enigma del teorema del equilibrio energético mediante la teoría cuántica.

También se dio cuenta de que el éter no es más que la imaginación subjetiva humana. "Creo que ahora debemos sentir", dijo en 1890, "que la combinación de éter, electricidad y algún tipo de cuerpo pesado es simplemente el resultado de nuestra falta de conocimiento y capacidad para pensar más allá de las limitaciones de la física actual, y no de la realidad de la naturaleza." . "

6.

6. Estimación de la edad de la Tierra

La velocidad a la que Kelvin disipa el calor de la El suelo indica que si no hubiera otras fuentes de calor, la Tierra habría llegado al presente desde un estado líquido. El estado no puede tener más de 100 millones de años. Este tiempo es mucho más corto de lo que estiman los geólogos y biólogos. Kelvin discutió durante mucho tiempo con geólogos y biólogos sobre la edad de la Tierra. Los geólogos estudian la edad de formación de las rocas y los biólogos estudian la historia del desarrollo de la vida. Todos creían que la estimación de Kelvin era demasiado corta. su teoría. Más tarde, en 1896, se descubrió material radiactivo, una nueva fuente de calor. La estimación de Kelvin ya no era válida y el problema quedó resuelto.