William Thomson Kelvin

William Thomson Kelvin

De kelvin temperatuurschaal definieert het absolute nulpunt als -273 ⁰C

William Thomson Kelvin 1824-1907

De Schot William Thomson was duidelijk al vroeg voorbestemd voor grote dingen: als tienjarige werd hij toegelaten tot de Universiteit van Glasgow. Na daar natuurwetenschappelijke onderwerpen te hebben gestudeerd ging hij naar Cambridge, waar hij in 1845 afstudeerde. Het jaar daarop werd hij in Glasgow aangesteld als hoogleraar natuurfilosofie (natuurkunde). Hij hield die positie ruim vijftig jaar en gedurende al die tijd was hij een belangrijke internationale autoriteit op zijn vakgebied.

Thermmodynamica

Doordat Thomson zo’n lange tijd werkzaam was, had hij de gelegenheid te experimenteren met een groot scala onderwerpen, vooral op het terrein van de natuurkunde. Zijn betekenis lag echter vooral op twee gebieden, thermodynamica en elektromagnetisme. Wat het eerste betreft werkte hij veel samen met James Joule, de andere leidende 19de-eeuwse Britse autoriteit op het gebied van de thermodynamica, die de eerste hoofdwet ervan had geformuleerd. Dat het principe van het behoud van energie algemeen werd aanvaard was gedeeltelijk te danken aan Thomsons systematische beschrijving ervan in een artikel uit 1852. Bovendien formuleerde Thomson de tweede hoofdwet van de thermodynamica, die beschrijft in welke richting warmte stroomt, namelijk altijd van een hogere naar een lagere temperatuur en nooit andersom. De Duitser Rudolf Clausius (1822-1888) kwam rond dezelfde tijd tot dezelfde conclusie. Samen met Joule ontdekte Thomson het Joule-Thomson-effect: de meeste gassen krijgen een lagere temperatuur als ze (via een tuitje) uitzetten. Dit is het gevolg van de arbeid die nodig is om de moleculen uiteen te doen gaan. Deze ontdekking was van beslissende betekenis voor de opkomst van de diepvriesindustrie later die eeuw. Thomson probeerde ook de leeftijd van de zon en de aarde te schatten, uitgaande van de theoretische waarde van de snelheid waarmee een hete bol afkoelt. Zijn schattingen kwamen echter aanzienlijk lager uit dan moderne berekeningen, omdat hij niet op de hoogte was van de warmte die door radioactiviteit wordt geproduceerd.

De schaal van Kelvin

De naam Kelvin is tegenwoordig vooral bekend door de vaststelling van Thomson (de latere baron Kelvin) van een absolute temperatuurschaal. Hij toonde theoretisch aan dat moleculen bij -273,16 °Celsius de minste energie bezitten; niets kon kouder zijn dan dit ‘absolute nulpunt’. Met dit nulpunt als uitgangspunt stelde hij de Kelvin-temperatuurschaal voor, die met dezelfde stappen stijgt als de temperatuurschaal van Celsius. Hierbij is 0 K (graden Kelvin) het absolute nulpunt, 0 °C is 273,16 Ken het kookpunt van water is 373,16 K. De Kelvin-schaal wordt tegenwoordig veel gebruikt in de wetenschappelijke wereld.

Elektromagnetisme

Wat zijn bijdragen op het gebied van het elektromagnetisme betreft bouwde Thomson voort op het werk van Michael Faraday (1791-1867). Hij probeerde in het bijzonder de wiskundige onderbouwing te geven die Faraday miste toen hij zijn theorieën formuleerde. Hierdoor kon het idee van magnetische velden gemakkelijker ingang vinden. Hij liet zijn gedachten ook gaan over de elektromagnetische lichttheorie, hoewel hij in dit opzicht, net als met zijn wiskundige werk, minder succes had. Later zou James Clerk Maxwell (1831-1879) het werk van Faraday en Thomson samenvatten in een definitieve, wiskundig geformuleerde hypothese. Thomson berekende echter wel de correcte voltages voor onderzeese telegraafkabels en werkte mee aan het project om de eerste transatlantische kabel te leggen (afgerond in 1866). Dankzij deze successen werd Thomson rijk. In 1892 werd hij in de adelstand verheven en kreeg hij de titel waaronder hij tegenwoordig vooral bekend is, baron Kelvin.

Verdere wapenfeiten

William Thomson zette zijn leven op het spel door persoonlijk deel te nemen aan het leggen van de eerste transatlantische kabel, maar hij werd er wel een rijk man door. Hij introduceerde het concept van een absoluut nulpunt; niets kan een lagere temperatuur hebben. Thomson had veel interesses en hield zich ook bezig met geofysische kwesties als de getijdenwerking, de vorm van aarde, atmosferische elektriciteit, de rotatie van de aarde en aardmagnetisme. Hij was 53 jaar lang hoogleraar natuurfilosofie aan de Universiteit van Glasgow.

1834 William Thomson wordt op tienjarige leeftijd toegelaten tot de Universiteit van Glasgow. 1852-1859 Onderzoekt samen met Joule het Joule-Thomson-effect. 1858 Krijgt octrooi voor een spiegelgalvanometer, te gebruiken bij onderzeese kabeltelegrafie. 1892 In de adelstand verheven met als titel baron Kelvin.

Author: Y Comak