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绝对温标的确立者威廉·汤姆生

时间:2023-02-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:  他就是热力学主要奠基人之一的威廉·汤姆生,他的另一个名字叫开尔文。也许我们会感到惊奇,开尔文是个温度单位,看到它时可能立即就会想到这个单位是纪念一位科学家开尔文,怎么变成了威廉·汤姆生。开尔文是一个勋爵衔,因为威廉·汤姆生在对大西洋第一条电缆的安装工程上作出了突出的贡献,所以英国女王授予了他这个头衔,后世一般称威廉·汤姆生为开尔文勋爵。

        “我们都感到,对困难必须正视,不能回避;应当把它放在心里,希望能够解决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到。”从这句话中我们可以看出一位执著追求真理,谦虚谨慎、意志坚强、不怕失败、百折不挠的科学家形象。他这种终生不懈地为科学事业奋斗的精神,永远值得我们后人敬仰。

  他就是热力学主要奠基人之一的威廉·汤姆生,他的另一个名字叫开尔文。也许我们会感到惊奇,开尔文是个温度单位,看到它时可能立即就会想到这个单位是纪念一位科学家开尔文,怎么变成了威廉·汤姆生。开尔文是一个勋爵衔,因为威廉·汤姆生在对大西洋第一条电缆的安装工程上作出了突出的贡献,所以英国女王授予了他这个头衔,后世一般称威廉·汤姆生为开尔文勋爵。

  威廉·汤姆生1824年生于爱尔兰,10岁入读格拉斯哥大学,14岁开始学习大学程度的课程。15岁时凭一篇题为《地球形状》的文章获得大学的金奖章。17岁时,曾赋诗言志:“科学领路到哪里,就在哪里攀登不息”,可见他是一个有着极高天赋和顽强意志的人。

  汤姆生一生的研究范围广泛,在热学、电磁学、流体力学、数学、工程应用等方面都作出了极大的贡献,尤其在热力学的发展中,成就最突出。

  在19世纪的时候,物理学界依然普遍相信热是一种不生不灭的物质。1848年,威廉·汤姆生根据盖-吕萨克、卡诺和克拉珀龙的理论创立了热力学温标,并指出:“这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊的物理性质。”这就是现代科学意义上的标准温标。

  在研究了焦耳的多篇关于电流生热的论文后,汤姆生开始改变以前的想法和焦耳进行合作研究,发现了热力学第一定律(能量守恒定律)。

  1851年汤姆生发表了题为“热动力理论”的论文,写出了热力学第二定律的汤姆生表述:我们不可能从单一热源取热,使它完全变为有用功而不产生其它影响。近代物理虽然修正了很多古典物理理论的错误,但是热力学定律仍然是正确而普遍的宏观物理定律。他从热力学第二定律断言,能量耗散是普遍的趋势。同年,威廉·汤姆生利用卡诺循环建立绝对温标,重新设定水的熔点为2737度,沸点为3737度。为了纪念他的贡献,绝对温度的单位以开尔文(Kelvn,K)来命名。

  1852年汤姆生与焦耳合作进一步研究气体的内能,对焦耳气体自由膨胀实验作了改进,发现了焦耳-汤姆生效应。这一发现成为获得低温的主要方法之一,广泛地应用到低温技术中。

  汤姆生的一生是非常成功的,他可以算作世界上最伟大的科学家中的一位。他于1907年12月17日去世时,几乎得到了整个英国和全世界科学家的哀悼。他的遗体被安葬在威斯敏斯特教堂牛顿墓的旁边。

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