У 1848–1851 рр. Вільям Томсон (майбутній Лорд Кельвін) запропонував шкалу абсолютної температури, що не залежить від властивостей конкретної речовини. Нуль цієї шкали відповідає теоретичному «абсолютному нулю» — стану, за якого теплова енергія молекул мінімальна.
Абсолютний нуль: T = 0 K = −273.15°C
Температура кипіння води: T = 373.15 K
Шкала Кельвіна скріплена з шкалою Цельсія: 1K = 1°C (різниця)
Зв'язок середньої кінетичної енергії з температурою:
⟨E_kін⟩ = (3/2)·k_B·T (моноатомний газ)
| Шкала | Абс. нуль | Вода замерзає | Вода кипить |
|---|---|---|---|
| Кельвін (K) | 0 | 273.15 | 373.15 |
| Цельсій (°C) | −273.15 | 0 | 100 |
| Фаренгейт (°F) | −459.67 | 32 | 212 |
У 1851 р. Кельвін сформулював другий закон термодинаміки у класичному «кельвінівському» формулюванні:
ΔS = Q_нев/T — ентропія від необоротних процесів
η_Карно = 1 − T_хол/T_гар — максимальний ЦСД теплової машини
Формулювання Клаузіуса (еквівалентне): «Теплота не переходить сама по собі від холодного тіла до гарячого»
Кельвін не лише теоретик — він видатний інженер. У 1857–1858 рр. він брав участь в укладанні першого трансатлантичного телеграфного кабелю між Великобританією та США (2834 км!). Саме Кельвін розробив дзеркальний гальванометр і систему прийому слабких сигналів по довгому кабелю.
Перша лінія вийшла з ладу за 3 тижні (через надмірну напругу). Другий успішний кабель (1866) пропрацював роками. За цю інжинерну роботу Вільям Томсон отримав лицарське звання та аристократичний титул «Барон Кельвін» (1892) — на честь річки Кельвін у Глазго.
- Шкала Кельвіна (1848) — абсолютна температурна шкала, термодинамічна основа теплофізики
- Другий закон термодинаміки (1851) — «кельвінське» формулювання незворотності теплових процесів
- Теорема Кельвіна-Стокса (1850) — ∮ F·ds = ∫∫ rot F·dA
- Вихровий атом (1867) — невдала, але натхненна теорія атомів як вихорів ефіру
- Вік Землі (1862) — оцінив у 20–400 млн. р. (занижена через ненаявність ядерного розігріву)
Внесок у науку
Цей вчений залишив глибокий слід у розвитку науки та технологій. На цій сторінці зібрані ключові відкриття, цитати та концепції, пов'язані з його науковою спадщиною.
Термодинаміка пояснює теплові процеси і визначає ефективність енергетичних систем.
Чому важливо знати цього вченого
Розуміння внеску видатних вчених допомагає зрозуміти логіку розвитку науки. Їхні методи мислення, підходи до проблем і наукова стійкість — безцінний приклад для кожного дослідника і студента.