介绍一下开尔文

2024-01-05 07:51

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2024-01-05 09:05

开尔文是热力学温标或称绝对温标，是国际单位制中的温度单位。本温标由爱尔兰第一代开尔文男爵(Lord Kelvin)发明，其命名依发明者头衔为Kelvins，符号是K，但不加“°”来表示温度。
此一温标又称卡氏温标、开氏温标、克氏温标、凯氏温标。其零度称为绝对零度，标示为0K或零K，等于摄氏温标-273.15°C 或华氏温标-459.67°F。水在一标准大气压结冰时的温度为273.15K、0°C，或32°F。换算公式为：K = °C + 273.15，°C = K - 273.15。

威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵，OM，GCVO，PC，PRS，FRSE（William Thomson, 1st Baron Kelvin，1824年6月26日－1907年12月17日），爱尔兰出生的英国数学物理学家、工程师。也是热力学温标（绝对温标）的发明人，被称为热力学之父。出生 1824年6月26日
出生地英国爱尔兰贝尔法斯特
逝世 1907年12月17日（83岁）
逝世地英国苏格兰拉格斯
居住地剑桥、
格拉斯哥、
贝尔法斯特

2024-01-05 08:05

一、生平简介
开尔文（Lord Kelvin 1824～1907），19世纪英国卓越的物理学家。原名W.汤姆孙（William Thomson），1824年6月26日生于爱尔兰的贝尔法斯特，1907年12月17日在苏格兰的内瑟霍尔逝世。由于装设大西洋海底电缆有功，英国政府于1866年封他为爵士，后又于1892年封他为男爵，称为开尔文男爵，以后他就改名为开尔文。
1846年开尔文被选为格拉斯哥大学自然哲学教授，自然哲学在当时是物理学的别名。开尔文担任教授53年之久，到1899年才退休。1904年他出任格拉斯哥大学校长，直到逝世。　
二、科学成就
开尔文的科学活动是多方面的。他对物理学的主要贡献在电磁学和热力学方面。那时电磁学刚刚开始发展。逐步应用于工业而出现了电机工程，开尔文在工程应用上作出了重要的贡献。热力学的情况却是先有工业，而后才有理论。从18世纪到19世纪初，在工业方面已经有了蒸汽机的广泛应用，然而到19世纪中叶以后，热力学才发展起来。开尔文是热力学的主要奠基者之一。
开尔文在科学上的贡献主要有以下个方面：
1.电磁学方面的成就
开尔文在静电和静磁学的理论方面，在交流电方面，特别是关于莱顿瓶的放电振荡性。静电绝对测量和电磁测量方面，大气电学方面等，都作出了重要的贡献。电像法是开尔文发明的一种很有效的解决电学问题的方法。
2.在热力学方面的成就
开尔文在1848年提出、在1854年修改的绝对热力学温标，是现在科学上的标准温标。1954年国际会议确定这一标准温标，恰好在100年之后。开尔文是热力学第二定律的两个主要奠基人之一。另一个人是R.克劳修斯。1851年，他关于第二定律的说法：“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不产生其他影响”，是公认的热力学第二定律的标准说法。开尔文从热力学第二定律断言，能量耗散是普遍的趋势。
在热力学方面还应该提两件事。一件事是开尔文从理论研究上预言一种新的温差电效应，后来叫做汤姆孙效应，这是当电流在温度不均匀的导体上通过时导体吸收热量的效应。另一件事是开尔文和J.P.焦耳合作的多孔塞实验，研究气体通过多孔塞后温度改变的现象，在理论上是为了研究实际气体与理想气体的差别，在实用上后来成为制造液态空气工业的重要方法（见焦耳-汤姆孙效应）。
3.装设大西洋海底电缆
装设大西洋海底电缆是开尔文最出名的一项工作。当时由于电缆太长，信号减弱很严重。1855年开尔文研究电缆中信号传播的情况，得出了信号传播速度减慢与电缆长度平方成正比的规律。1851年开始有第一条海底电缆，装设在英国与法国相隔的海峡中。1856年新成立的大西洋电报公司筹划装设横过大西洋的海底电缆，并委任开尔文负责这项工作。经过两年的努力，几经周折，终于安装成功。除了在工程的设计和制造上花费了很大的力量之外，开尔文的科学研究对此也起了不小的作用。
4.对电工仪表的研究
开尔文为了成功地装设海底电缆，用了很大的力量来研究电工仪器。例如他发明的镜式电流计可提高仪器测量的灵敏度。虹吸记录器可自动记录电报信号。开尔文在电工仪器上的主要贡献是建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密测量的仪器，包括绝对静电计、开尔文电桥、圈转电流计等。根据他的建议，1861年英国科学协会设立了一个电学标准委员会，为近代电学单位标准奠定了基础。
5.创立波动和涡流
开尔文在波动和涡流方面作出了许多理论贡献。有许多是他在自己的快艇上的观察中受到启发的。他进行这方面的研究，包括对弹性固体的研究，目的之一是为了航海事业的发展，另一个目的是发展他对世界万物的机械观。企图通过这方面的研究把电磁现象和光现象的完整理论在牛顿经典力学的骨架上建造起来。因此他很热心于以太理论，把假想的以太当作一种实际存在的物质加以研究，以求能充分地解释电磁现象和光现象作为以太的某种运动形式。这种机械观的失败使他说出“19世纪乌云”那样的话。这是他在1900年一篇名为《遮盖在热和光的动力理论上的19世纪乌云》的演说中讲的。他说的“乌云”有两片，一片是以太理论的困难，一片是能量均分定理的困难。这两个困难到20世纪都得到了解决，以太理论的困难是由狭义相对论消除的，能量均分定理的困难是量子论解决的。