Ιστορία του θερμόμετρου και του Λόρδου Κέλβιν

Ο Λόρδος Kelvin εφευρέθηκε η κλίμακα Kelvin το 1848 που χρησιμοποιήθηκε θερμόμετρα. Η κλίμακα Kelvin μετρά τα τελικά άκρα του ζεστού και του κρύου. Ο Κέλβιν ανέπτυξε την ιδέα της απόλυτης θερμοκρασίας, αυτό που ονομάζεται "Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής", και ανέπτυξε τη δυναμική θεωρία της θερμότητας.

Στο 19ος αιώνας, οι επιστήμονες ερευνούσαν ποια ήταν η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία. Η κλίμακα Kelvin χρησιμοποιεί τις ίδιες μονάδες με την κλίμακα Celcius, αλλά αρχίζει από ΑΠΟΛΥΤΟ ΜΗΔΕΝΙΚΟ, ο θερμοκρασία στην οποία όλα, συμπεριλαμβανομένου του αέρα, παγώνουν στερεά. Το απόλυτο μηδέν είναι O K, το οποίο είναι - 273 ° C βαθμούς Κελσίου.

Ο Sir William Thomson, ο Baron Kelvin του Largs, ο Λόρδος Kelvin της Σκωτίας (1824 - 1907) σπούδασε στο Κέιμπριτζ Πανεπιστήμιο, ήταν πρωτοπόρος και αργότερα έγινε Καθηγητής Φυσικής Φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης Γλασκώβη. Μεταξύ των άλλων επιτευγμάτων του ήταν η ανακάλυψη του 1852 για το φαινόμενο Joule-Thomson των αερίων και το έργο του για την πρώτη υπερατλαντική

... Η χαρακτηριστική ιδιότητα της κλίμακας που προτείνω τώρα είναι ότι όλοι οι βαθμοί έχουν την ίδια αξία. δηλαδή ότι μια μονάδα θερμότητας που κατεβαίνει από το σώμα Α στη θερμοκρασία T ° αυτής της κλίμακας σε ένα σώμα Β στη θερμοκρασία (Τ-1) °, θα δώσει το ίδιο μηχανικό αποτέλεσμα ανεξαρτήτως του αριθμού Τ. Αυτό μπορεί δίκαια να ονομαστεί απόλυτη κλίμακα, δεδομένου ότι το χαρακτηριστικό της είναι αρκετά ανεξάρτητο από τις φυσικές ιδιότητες οποιασδήποτε συγκεκριμένης ουσίας.

Για να συγκριθεί αυτή η κλίμακα με εκείνη του αερόμετρου, πρέπει να είναι γνωστές οι τιμές (σύμφωνα με την αρχή της εκτίμησης που αναφέρονται παραπάνω) των βαθμών του θερμόμετρου αέρα. Τώρα μια έκφραση, που αποκτήθηκε από τον Carnot από την εξέταση του ιδανικού ατμομηχανήτός του, μας επιτρέπει να υπολογίσουμε αυτά όταν η λανθάνουσα θερμότητα ενός δεδομένου όγκου και η πίεση κορεσμένων ατμών σε οποιαδήποτε θερμοκρασία είναι πειραματικά προσδιορίζεται. Ο προσδιορισμός αυτών των στοιχείων είναι το κύριο αντικείμενο του μεγάλου έργου του Regnault, το οποίο αναφέρθηκε ήδη, αλλά επί του παρόντος οι έρευνές του δεν είναι πλήρεις. Στο πρώτο μέρος, το οποίο μόνο έχει δημοσιευθεί, οι λανθάνοντες θερμότητες ενός δεδομένου βάρους και οι πιέσεις κορεσμένων ατμών σε όλες τις θερμοκρασίες μεταξύ 0 ° και 230 ° (Cent. του αερόμετρου), έχουν εξακριβωθεί · αλλά θα ήταν απαραίτητο επιπλέον να γνωρίζουμε τις πυκνότητες κορεσμένων ατμών σε διαφορετικές θερμοκρασίες, ώστε να μπορούμε να προσδιορίσουμε την λανθάνουσα θερμότητα ενός δεδομένου όγκου σε οποιαδήποτε θερμοκρασία. Μ. Το Regnault ανακοινώνει την πρόθεσή του να θεσπίσει έρευνες για το αντικείμενο αυτό. αλλά μέχρι να γίνουν γνωστά τα αποτελέσματα, δεν έχουμε τρόπο να συμπληρώσουμε τα δεδομένα που είναι απαραίτητα για το παρόν πρόβλημα, εκτός από την εκτίμηση της πυκνότητας κορεσμένων ατμών σε οποιαδήποτε θερμοκρασία (η η αντίστοιχη πίεση είναι γνωστή από τις έρευνες της Regnault που έχουν ήδη δημοσιευθεί) σύμφωνα με τους κατά προσέγγιση νόμους της συμπιεστότητας και της επέκτασης (οι νόμοι των Mariotte και Gay-Lussac ή Boyle και Dalton). Μέσα στα όρια της φυσικής θερμοκρασίας σε συνήθη κλίματα, η πυκνότητα των κορεσμένων ατμών είναι που βρέθηκαν στην πραγματικότητα από την Regnault (Études Hydrométriques στο Annales de Chimie) για να επαληθεύσουν του νόμου; και έχουμε λόγους να πιστεύουμε από πειράματα που έγιναν από τον Gay-Lussac και άλλους, ότι τόσο υψηλή όσο η θερμοκρασία 100 ° δεν μπορεί να υπάρξει σημαντική απόκλιση. αλλά η εκτίμησή μας για την πυκνότητα κορεσμένων ατμών που βασίζεται σε αυτούς τους νόμους μπορεί να είναι πολύ λανθασμένη σε τέτοιες υψηλές θερμοκρασίες στους 230 °. Ως εκ τούτου, ένας πλήρως ικανοποιητικός υπολογισμός της προτεινόμενης κλίμακας δεν μπορεί να γίνει μέχρις ότου ληφθούν τα πρόσθετα πειραματικά δεδομένα. αλλά με τα δεδομένα που έχουμε στην πραγματικότητα, μπορούμε να κάνουμε μια κατά προσέγγιση σύγκριση της νέας κλίμακας με αυτή του αερόμετρου, η οποία τουλάχιστον μεταξύ 0 ° και 100 ° θα είναι αποδεκτή ικανοποιητικά.

Η εργασία εκτέλεσης των απαραίτητων υπολογισμών για την πραγματοποίηση σύγκρισης της προτεινόμενης κλίμακας με εκείνη του αερόμετρου μεταξύ του όρια 0 ° και 230 ° του τελευταίου, έγινε ευγενικά από τον κ. William Steele, πρόσφατα από το κολλέγιο της Γλασκώβης, τώρα στο κολλέγιο του Αγίου Πέτρου, Cambridge. Τα αποτελέσματά του σε μορφοποιημένα έντυπα τέθηκαν ενώπιον της Εταιρείας, με ένα διάγραμμα, στο οποίο η σύγκριση μεταξύ των δύο ζυγών αντιπροσωπεύεται γραφικά. Στον πρώτο πίνακα παρουσιάζονται οι ποσότητες μηχανικής επίδρασης που οφείλονται στην κάθοδο μιας μονάδας θερμότητας διαμέσου των διαδοχικών βαθμών του θερμόμετρου αέρα. Η χρησιμοποιούμενη μονάδα θερμότητας είναι η ποσότητα που απαιτείται για την ανύψωση της θερμοκρασίας ενός χιλιογράμμου νερού από 0 ° έως 1 ° του θερμόμετρου αέρα. και η μονάδα μηχανικής δράσης είναι ένα μέτρο-κιλό. δηλαδή, ένα κιλό ύψωσε ένα μέτρο υψηλό.

Στον δεύτερο πίνακα παρουσιάζονται οι θερμοκρασίες σύμφωνα με την προτεινόμενη κλίμακα, οι οποίες αντιστοιχούν στους διαφορετικούς βαθμούς του θερμόμετρου αέρα από 0 ° έως 230 °. Τα αυθαίρετα σημεία που συμπίπτουν στις δύο κλίμακες είναι 0 ° και 100 °.

Αν προσθέσουμε μαζί τους πρώτους εκατό αριθμούς που δίνονται στον πρώτο πίνακα, βρίσκουμε 135,7 για το ποσό εργασίας λόγω μιας μονάδας θερμότητας που κατεβαίνει από ένα σώμα Α σε 100 ° έως Β σε 0 °. Τώρα, 79 τέτοιες μονάδες θερμότητας, σύμφωνα με τον Δρ. Μαύρο (το αποτέλεσμά του διορθώνεται πολύ ελαφρώς από την Regnault), λιώνουν ένα κιλό πάγου. Ως εκ τούτου, αν η θερμότητα που απαιτείται για να λιώσει μια κιλό πάγου λαμβάνεται πλέον ως ενότητα, και αν ληφθεί ένα μέτρο-λίβρα ως μονάδα μηχανική επίδραση, η ποσότητα εργασίας που θα αποκτηθεί από την κάθοδο μιας μονάδας θερμότητας από 100 ° έως 0 ° είναι 79x135,7 ή 10,700 σχεδόν. Αυτό είναι το ίδιο με 35.100 πόδια-λίρες, το οποίο είναι λίγο περισσότερο από το έργο ενός μονού ιπποδύναμου κινητήρα (33.000 πόδια πόδια) σε ένα λεπτό? και συνεπώς, αν είχαμε έναν ατμομηχανή που να λειτουργεί με τέλεια οικονομία σε μια ιπποδύναμη, ο λέβητας που βρίσκεται στο θερμοκρασία 100 °, και ο συμπυκνωτής διατηρείται σε 0 ° με σταθερή παροχή πάγου, μάλλον λιγότερο από μια λίβρα πάγου θα λειώσει σε ένα λεπτό.