Storia del termometro e Lord Kelvin

Lord Kelvin ha inventato la scala Kelvin nel 1848 utilizzata termometri. La scala Kelvin misura gli estremi estremi di caldo e freddo. Kelvin ha sviluppato l'idea della temperatura assoluta, quella che viene chiamata "Seconda legge della termodinamica", e sviluppato la teoria dinamica del calore.

Nel 19esimo secolo, gli scienziati stavano studiando quale fosse la temperatura più bassa possibile. La scala Kelvin usa le stesse unità della scala Celcius, ma inizia da ZERO ASSOLUTO, il temperatura a cui tutto compreso l'aria si congela solido. Lo zero assoluto è O K, che è - 273 ° C gradi Celsius.

Lord Kelvin - Biografia

Sir William Thomson, barone Kelvin di Largs, Lord Kelvin di Scozia (1824-1907) studiò a Cambridge L'università, era un campione di vogatore, e in seguito divenne professore di filosofia naturale all'università di Glasgow. Tra gli altri suoi successi vi fu la scoperta del 1852 dell '"effetto Joule-Thomson" dei gas e il suo lavoro sul primo transatlantico telegrafo cavo (per il quale era stato nominato cavaliere) e la sua invenzione del galvanometro a specchio utilizzato nella segnalazione via cavo, il registratore a sifone, il predittore meccanico di marea, una bussola della nave migliorata.

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Estratti da: Rivista filosofica ottobre 1848 Cambridge University Press, 1882

... La proprietà caratteristica della scala che ora propongo è che tutti i gradi abbiano lo stesso valore; cioè che un'unità di calore che discende da un corpo A alla temperatura T ° di questa scala, ad un corpo B alla temperatura (T-1) °, darebbe lo stesso effetto meccanico, qualunque sia il numero T. Questo può essere giustamente definito una scala assoluta poiché la sua caratteristica è abbastanza indipendente dalle proprietà fisiche di qualsiasi sostanza specifica.

Per confrontare questa scala con quella del termometro ad aria, i valori (secondo il principio di stima sopra indicato) dei gradi del termometro ad aria devono essere noti. Ora un'espressione, ottenuta da Carnot dalla considerazione del suo motore a vapore ideale, ci consente di calcolarli valori quando il calore latente di un determinato volume e la pressione del vapore saturo a qualsiasi temperatura sono sperimentalmente determinato. La determinazione di questi elementi è l'oggetto principale della grande opera di Regnault, già citata, ma al momento le sue ricerche non sono complete. Nella prima parte, che da sola è stata ancora pubblicata, i riscaldamenti latenti di un dato peso e le pressioni del vapore saturo a tutte le temperature tra 0 ° e 230 ° (Cent. del termometro ad aria), sono stati accertati; ma sarebbe necessario inoltre conoscere le densità del vapore saturo a diverse temperature, per consentirci di determinare il calore latente di un determinato volume a qualsiasi temperatura. M. Regnault annuncia la sua intenzione di istituire ricerche per questo oggetto; ma fino a quando i risultati non saranno resi noti, non abbiamo modo di completare i dati necessari per il presente problema, se non stimando la densità del vapore saturo a qualsiasi temperatura (il la pressione corrispondente è nota dalle ricerche di Regnault già pubblicate) secondo le leggi approssimative di compressibilità ed espansione (le leggi di Mariotte e Gay-Lussac, o Boyle e Dalton). Nei limiti della temperatura naturale nei climi ordinari, la densità del vapore saturo è effettivamente trovato da Regnault (Études Hydrométriques negli Annales de Chimie) per verificare da vicino questi legislazione; e abbiamo ragioni per credere dagli esperimenti condotti da Gay-Lussac e altri, che fino a una temperatura di 100 ° non ci possono essere deviazioni significative; ma la nostra stima della densità del vapore saturo, fondata su queste leggi, può essere molto errata a temperature così elevate a 230 °. Quindi un calcolo completamente soddisfacente della scala proposta non può essere effettuato fino a quando non saranno stati ottenuti i dati sperimentali aggiuntivi; ma con i dati che effettivamente possediamo, possiamo fare un confronto approssimativo della nuova scala con quella del termometro ad aria, che almeno tra 0 ° e 100 ° sarà tollerabilmente soddisfacente.

Il lavoro di eseguire i calcoli necessari per effettuare un confronto della scala proposta con quella del termometro ad aria, tra il i limiti di 0 ° e 230 ° di quest'ultimo, sono stati gentilmente intrapresi dal Sig. William Steele, recentemente dal Glasgow College, ora dal St. Peter's College, Cambridge. I suoi risultati in forme tabulate sono stati presentati alla Società, con un diagramma, in cui il confronto tra le due scale è rappresentato graficamente. Nella prima tabella sono esposte le quantità di effetto meccanico dovute alla discesa di un'unità di calore attraverso i gradi successivi del termometro ad aria. L'unità di calore adottata è la quantità necessaria per elevare la temperatura di un chilogrammo di acqua da 0 ° a 1 ° del termometro ad aria; e l'unità dell'effetto meccanico è un metro-chilogrammo; cioè un chilogrammo sollevato di un metro di altezza.

Nella seconda tabella sono esposte le temperature secondo la scala proposta, che corrispondono ai diversi gradi del termometro dell'aria da 0 ° a 230 °. I punti arbitrari che coincidono sulle due scale sono 0 ° e 100 °.

Se sommiamo i primi cento numeri indicati nella prima tabella, troviamo 135,7 per la quantità di lavoro dovuta a un'unità di calore che scende da un corpo A a 100 ° a B a 0 °. Ora 79 unità di calore di questo tipo, secondo il dottor Black (il suo risultato sarebbe stato leggermente corretto da Regnault), avrebbe sciolto un chilo di ghiaccio. Quindi se il calore necessario per sciogliere una libbra di ghiaccio ora fosse preso come unità, e se un metro-libbra fosse preso come unità di effetto meccanico, la quantità di lavoro che si ottiene dalla discesa di un'unità di calore da 100 ° a 0 ° è 79x135,7 o 10.700 quasi. Questo è lo stesso di 35.100 piedi per libbra, che è un po 'più del lavoro di un motore a potenza di cavallo (33.000 piedi per libbra) in un minuto; e di conseguenza, se avessimo un motore a vapore funzionante con una perfetta economia a potenza di un cavallo, la caldaia sarebbe al temperatura 100 °, e il condensatore tenuto a 0 ° da una costante fornitura di ghiaccio, piuttosto meno di una libbra di ghiaccio si scioglierebbe in un minuto.