Томсон (Кельвин) Уильям

Томсон (Кельвин) Уильям
Born
1824-06-26
Died
1907-12-17

Английский физик, член Лондонского королевского общества (с 1851 г.), президент (1890—1895 гг.). Родился в Белфасте. Окончил Кембриджский университет (1845 г.). В 1846— 1899 гг.—профессор университета в Глазго. В 1892 г. получил титул лорда Кельвина. С 1904 г.— президент университета в Глазго.

Научные работы относятся ко многим областям физики (термодинамике, гидродинамике, электромагнетизму, упругости, теплоте и т. д.), математике и технике. В 1851 г. сформулировал (независимо от Р. Клаузиуса) второе начало термодинамики: «в природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершенная за счет охлаждения теплового резервуара». Соответственно этой формулировке второго начала термодинамики (по Томсону) была доказана невозможность вечного двигателя второго рода. Вместе с тем Томсон, исходя из открытого закона термодинамики и применяя его ко Вселенной как к целому буквально, пришел к ошибочному выводу о неизбежности «тепловой смерти Вселенной» (гипотеза тепловой смерти Вселенной). Неправомерность такого подхода и ошибочность гипотезы доказал Л. Больцман.

Томсон широко применял термодинамический метод для объяснения различных физических явлений. Ввел в 1848 г. понятие абсолютной температуры и абсолютную шкалу температуры, названную его именем (шкала Кельвина). Показал, как температура кипения жидкости в зависимости от давления связана с теплотой парообразования, объемом жидкости и образовавшимся из нее паром, установил в 1870 г., что упругость насыщенного пара зависит от формы поверхности жидкости. Вместе с Дж. Джоулем установил в 1853—1854 гг. изменение температуры газа при его медленном стационарном адиабатическом протекании сквозь пористую перегородку (эффект Джоуля — Томсона). Использование этого эффекта является одним из основных методов получения низких температур. Открыл в 1856 г. третий термодинамический эффект (эффект Томсона): если вдоль проводника, по которому течет электрический ток, существует перепад температур, то, кроме джоулевой теплоты, в объеме проводника, в зависимости от направления тока, выделяется или поглощается еще некоторое количество теплоты (теплота Томсона). Построил термодинамическую теорию термоэлектрических явлений.

Томсон плодотворно работал в области изучения электрических и магнитных явлений, в частности изучал магнитные свойства кристаллов. Открыл в 1851 г. изменение удельной электропроводности ферромагнетиков при их намагничивании во внешних магнитных полях (эффект Томсона), сконструировал ряд высокочувствительных электрометров и гальванометров, универсальный компас и другие приборы, дал расчет электрических колебаний в контуре, выведя в 1853 г. формулу зависимости периода собственных колебаний контура от его емкости и индуктивности (формула Томсона). Теоретические исследования Томсона по электромагнетизму и ряд его технических изобретений значительно содействовали практическому осуществлению телеграфной связи, в частности по трансатлантическому кабелю, в прокладывании которого он принимал активное участие, обеспечив успех всего предприятия.

Известны его исследования по теплопроводности, которые он пытался использовать для расчета возраста Земли, изучал проблему вращения Земли вокруг своей оси, пришел к выводу, что морские приливы и отливы оказывают влияние на это вращение. Выдвинул гипотезу о природе атомов (гипотеза вихревых атомов), осуществил расчеты размеров молекул и т. д.

Член многих академий наук и научных обществ, в частности Петербургской АН (с 1896 г.).