Historia termometru i Lorda Kelvina

Lord Kelvin wynalazł Skalę Kelvina w 1848 roku termometry. Skala Kelvina mierzy ekstremalne ekstremalne temperatury. Kelvin rozwinął ideę temperatury bezwzględnej, co nazywa się „Druga zasada termodynamiki”i opracował dynamiczną teorię ciepła.

w 19 wieknaukowcy badali, jaka była najniższa możliwa temperatura. Skala Kelvina używa tych samych jednostek co skala Celcjusza, ale zaczyna się od ZERO ABSOLUTNE, temperatura w którym wszystko, łącznie z powietrzem, zamarza. Zerem absolutnym jest O K, czyli - 273 ° C stopni Celsjusza.

Lord Kelvin - Biografia

Sir William Thomson, baron Kelvin z Largs, Lord Kelvin of Scotland (1824 - 1907) studiował w Cambridge University, był mistrzem wioślarza, a później został profesorem filozofii naturalnej na uniwersytecie Glasgow. Do jego innych osiągnięć należało odkrycie w 1852 r. „Efektu Joule-Thomsona” gazów oraz jego praca nad pierwszym transatlantyckim telegraf kabel (za który został rycerzem), a jego wynalazek lustrzanego galwanometru stosowanego do sygnalizacji kablowej, rejestratora syfonu, mechanicznego predyktora pływów, ulepszonego kompasu statku.

instagram viewer

Fragmenty: Philosophical Magazine październik 1848 Cambridge University Press, 1882

... Charakterystyczną właściwością skali, którą teraz proponuję, jest to, że wszystkie stopnie mają tę samą wartość; to znaczy, że jednostka ciepła schodząca z ciała A w temperaturze T ° tej skali do ciała B w temperaturze (T-1) ° dałaby ten sam efekt mechaniczny, niezależnie od liczby T. Można to słusznie nazwać skalą absolutną, ponieważ jej charakterystyka jest całkowicie niezależna od fizycznych właściwości jakiejkolwiek konkretnej substancji.

Aby porównać tę skalę z skalą termometru powietrznego, należy znać wartości (zgodnie z zasadą oszacowania podaną powyżej) stopni termometru powietrznego. Teraz wyrażenie, uzyskane przez Carnota na podstawie jego idealnego silnika parowego, pozwala nam je obliczyć wartości, gdy ciepło utajone danej objętości i ciśnienie pary nasyconej w dowolnej temperaturze są eksperymentalne ustalona. Określenie tych elementów jest głównym celem wielkiego dzieła Regnaulta, o którym już wspomniano, ale obecnie jego badania nie są kompletne. W pierwszej części, która już została opublikowana, utajone ciepło o danej masie oraz ciśnienia pary nasyconej we wszystkich temperaturach od 0 ° do 230 ° (Cent. z termometru powietrznego), zostały ustalone; ale byłoby konieczne oprócz znajomości gęstości nasyconych par w różnych temperaturach, aby umożliwić nam określenie ciepła utajonego danej objętości w dowolnej temperaturze. M. Regnault ogłasza zamiar podjęcia badań tego obiektu; ale dopóki wyniki nie zostaną podane, nie mamy możliwości uzupełnienia danych niezbędnych dla obecnego problemu, poza oszacowaniem gęstości pary nasyconej w dowolnej temperaturze ( odpowiednia presja znana z opublikowanych już badań Regnault) zgodnie z przybliżonymi prawami ściśliwości i ekspansji (prawa Mariotte i Gay-Lussac lub Boyle i Dalton). W granicach naturalnej temperatury w zwykłym klimacie gęstość pary nasyconej wynosi znalezione przez Regnault (Études Hydrométriques w Annales de Chimie) w celu bardzo ścisłej weryfikacji tych prawa; i mamy powody, by sądzić z eksperymentów przeprowadzonych przez Gay-Lussaca i innych, że nawet przy temperaturze 100 ° nie może być znacznego odchylenia; ale nasze oszacowanie gęstości nasyconych par, oparte na tych prawach, może być bardzo błędne w tak wysokich temperaturach przy 230 °. W związku z tym nie można wykonać całkowicie zadowalającego obliczenia proponowanej skali, dopóki nie zostaną uzyskane dodatkowe dane eksperymentalne; ale z danymi, które faktycznie posiadamy, możemy dokonać przybliżonego porównania nowej skali z skalą termometru powietrznego, która co najmniej między 0 ° a 100 ° będzie dopuszczalna.

Praca polegająca na wykonaniu niezbędnych obliczeń w celu dokonania porównania proponowanej skali z skalą termometru powietrznego między limit 0 ° i 230 ° tego ostatniego, uprzejmie podjął William Steele, ostatnio z Glasgow College, obecnie z St. Peter's College, Cambridge. Jego wyniki w postaci tabelarycznej zostały przedstawione Towarzystwu wraz ze schematem, na którym porównanie obu skal jest przedstawione graficznie. W pierwszej tabeli pokazano wielkości efektu mechanicznego spowodowanego zejściem jednostki ciepła przez kolejne stopnie termometru powietrznego. Przyjęta jednostka ciepła to ilość niezbędna do podniesienia temperatury kilograma wody z 0 ° do 1 ° termometru powietrznego; a jednostką efektu mechanicznego jest metr-kilogram; czyli kilogram podniesiony o metr.

W drugiej tabeli przedstawiono temperatury zgodnie z proponowaną skalą, które odpowiadają różnym stopniom termometru powietrznego od 0 ° do 230 °. Dowolnymi punktami, które pokrywają się na dwóch skalach, są 0 ° i 100 °.

Jeśli zsumujemy pierwsze sto liczb podanych w pierwszej tabeli, znajdziemy 135,7 dla ilości pracy wynikającej z jednostki ciepła opadającej z ciała A pod kątem 100 ° do B pod kątem 0 °. Teraz 79 takich jednostek ciepła, zdaniem dr Blacka (jego wynik został bardzo nieznacznie skorygowany przez Regnault), stopiłoby kilogram lodu. Dlatego jeśli ciepło potrzebne do stopienia funta lodu zostanie teraz uznane za jedność, a jeśli metr metrowy zostanie przyjęty jako jednostka efekt mechaniczny, ilość pracy do uzyskania przez zejście jednostki ciepła od 100 ° do 0 ° wynosi 79x135,7 lub 10,700 prawie. To tyle samo, co 35 100 funtów stóp, co jest nieco więcej niż praca silnika o mocy jednego konia (33 000 stóp funta) w ciągu minuty; i w konsekwencji, gdybyśmy mieli silnik parowy pracujący z idealną oszczędnością przy mocy jednego konia, przy kotle znajdującym się na temperatura 100 °, a skraplacz utrzymywany w 0 ° przez stały dopływ lodu, raczej niż funt lodu zostanie stopiony w minutę.

instagram story viewer