Geschiedenis van de thermometer en Lord Kelvin

Lord Kelvin vond de Kelvin-schaal uit die in 1848 werd gebruikt thermometers. De Kelvin-schaal meet de ultieme extremen van warm en koud. Kelvin ontwikkelde het idee van absolute temperatuur, de zogenaamde "Tweede wet van de thermodynamica", en ontwikkelde de dynamische theorie van warmte.

In de 19e eeuw, onderzochten wetenschappers wat de laagst mogelijke temperatuur was. De Kelvin-schaal gebruikt dezelfde eenheden als de Celcius-schaal, maar deze begint bij ABSOLUTE NULPUNT, de temperatuur waarbij alles inclusief lucht vast vriest. Absolute nul is O K, dat is - 273 ° C graden Celsius.

Lord Kelvin - Biografie

Sir William Thomson, baron Kelvin van Largs, Lord Kelvin van Schotland (1824 - 1907) studeerde aan Cambridge University, was een kampioen roeier, en werd later een professor in de natuurfilosofie aan de Universiteit van Glasgow. Een van zijn andere prestaties was de ontdekking in 1852 van het "Joule-Thomson-effect" van gassen en zijn werk aan de eerste transatlantische telegraaf kabel (waarvoor hij werd geridderd), en zijn uitvinding van de spiegelgalvanometer die wordt gebruikt bij kabelsignalering, de sifonrecorder, de mechanische getijdenvoorspeller, een verbeterd scheepskompas.

instagram viewer

Uittreksels uit: Philosophical Magazine oktober 1848 Cambridge University Press, 1882

... De karakteristieke eigenschap van de schaal die ik nu voorstel is, dat alle graden dezelfde waarde hebben; dat wil zeggen dat een warmte-eenheid die afdaalt van een lichaam A bij de temperatuur T ° van deze schaal, naar een lichaam B bij de temperatuur (T-1) °, hetzelfde mechanische effect zou geven, ongeacht het getal T. Dit kan met recht een absolute schaal worden genoemd, aangezien het kenmerk ervan vrij onafhankelijk is van de fysische eigenschappen van een specifieke stof.

Om deze schaal te kunnen vergelijken met die van de luchtthermometer, moeten de waarden (volgens bovenstaand schattingsprincipe) van de graden van de luchtthermometer bekend zijn. Een uitdrukking die Carnot heeft verkregen door de overweging van zijn ideale stoommachine, stelt ons in staat deze te berekenen waarden wanneer de latente warmte van een bepaald volume en de druk van verzadigde damp bij elke temperatuur experimenteel zijn vastbesloten. De bepaling van deze elementen is het belangrijkste doel van het grote werk van Regnault, waarnaar al wordt verwezen, maar momenteel zijn zijn onderzoeken niet voltooid. In het eerste deel, dat tot dusverre alleen is verschenen, zijn de latente warmte van een bepaald gewicht en de drukken van verzadigde damp bij alle temperaturen tussen 0 ° en 230 ° (Cent. van de luchtthermometer) zijn vastgesteld; maar het zou ook nodig zijn om de dichtheden van verzadigde damp bij verschillende temperaturen te kennen, zodat we de latente warmte van een bepaald volume bij elke temperatuur kunnen bepalen. M. Regnault kondigt zijn voornemen aan om voor dit object onderzoek in te stellen; maar totdat de resultaten bekend zijn gemaakt, kunnen we de gegevens die nodig zijn voor het huidige probleem niet voltooien, behalve door de dichtheid van verzadigde damp bij elke temperatuur te schatten (de overeenkomstige druk is bekend bij de reeds gepubliceerde onderzoeken van Regnault volgens de benaderde wetten van samendrukbaarheid en expansie (de wetten van Mariotte en Gay-Lussac, of Boyle en Dalton). Binnen de grenzen van de natuurlijke temperatuur in gewone klimaten is de dichtheid van verzadigde damp daadwerkelijk gevonden door Regnault (Études Hydrométriques in de Annales de Chimie) om deze zeer nauwkeurig te verifiëren wetten; en we hebben redenen om te geloven in experimenten die zijn uitgevoerd door Gay-Lussac en anderen, dat er bij een temperatuur van 100 ° geen aanzienlijke afwijking kan zijn; maar onze schatting van de dichtheid van verzadigde damp, gebaseerd op deze wetten, kan erg fout zijn bij zulke hoge temperaturen bij 230 °. Daarom kan een volledig bevredigende berekening van de voorgestelde schaal pas worden gemaakt nadat de aanvullende experimentele gegevens zijn verkregen; maar met de gegevens die we werkelijk bezitten, kunnen we de nieuwe schaal bij benadering vergelijken met die van de luchtthermometer, die tenminste tussen 0 ° en 100 ° acceptabel zal zijn.

Het werk van het uitvoeren van de noodzakelijke berekeningen voor het maken van een vergelijking van de voorgestelde schaal met die van de luchtthermometer, tussen de limieten van 0 ° en 230 ° van de laatste, is vriendelijk ondernomen door de heer William Steele, de laatste tijd van Glasgow College, nu van St. Peter's College, Cambridge. Zijn resultaten in tabelvorm werden voorgelegd aan het Genootschap, met een diagram, waarin de vergelijking tussen de twee schalen grafisch wordt weergegeven. In de eerste tabel worden de hoeveelheden mechanisch effect als gevolg van de daling van een warmte-eenheid door de opeenvolgende graden van de luchtthermometer weergegeven. De aangenomen warmte-eenheid is de hoeveelheid die nodig is om de temperatuur van een kilogram water te verhogen van 0 ° tot 1 ° van de luchtthermometer; en de eenheid van mechanisch effect is een meter-kilogram; dat wil zeggen een kilo een meter hoog gehesen.

In de tweede tabel worden de temperaturen weergegeven volgens de voorgestelde schaal, die overeenkomen met de verschillende graden van de luchtthermometer van 0 ° tot 230 °. De willekeurige punten die op de twee schalen samenvallen zijn 0 ° en 100 °.

Als we de eerste honderd getallen in de eerste tabel bij elkaar optellen, vinden we 135,7 voor de hoeveelheid werk als gevolg van een warmte-eenheid die afdaalt van een lichaam A op 100 ° naar B op 0 °. Nu zouden 79 van dergelijke warmte-eenheden volgens Dr. Black (zijn resultaat wordt zeer lichtjes gecorrigeerd door Regnault) een kilogram ijs doen smelten. Dus als de warmte die nodig is om een ​​pond ijs te smelten, nu als eenheid wordt genomen, en als een meter-pond wordt genomen als de eenheid van mechanisch effect, de hoeveelheid werk die moet worden verkregen door de afdaling van een warmte-eenheid van 100 ° tot 0 ° is 79x135,7 of 10.700 bijna. Dit is hetzelfde als 35.100 foot-pounds, wat iets meer is dan het werk van een motor met één pk (33.000 foot pounds) in een minuut; en bijgevolg, als we een stoommachine zouden hebben die volmaakt zuinig werkt met één paardenkracht, terwijl de ketel aan de temperatuur 100 °, en de condensor op 0 ° wordt gehouden door een constante toevoer van ijs, in plaats van minder dan een pond ijs zou erin worden gesmolten een minuut.

instagram story viewer