William Thomson (Lord Kelvin) falleció un 17 de diciembre de 1907
(Belfast, 1824 - Netherhall, 1907) Físico y matemático británico también conocido como lord Kelvin, título nobiliario que le fue otorgado en reconocimiento a sus estudios e invenciones. Aunque fueron numerosas y notables sus contribuciones a la física (y en particular a la termodinámica), es especialmente recordado como el creador de la escala termométrica que lleva su nombre (Escala de Kelvin).
Segundo hijo de James Thomson, profesor de matemáticas de la Universidad de Glasgow, William Thomson ingresó en 1841 en la Universidad de Cambridge, por la que se graduó en 1845, recibiendo además el primer premio Smith. Inició luego una estancia de un año en París, donde trabajó en el laboratorio de Henri Victor Regnault, quien por aquel entonces llevaba a cabo sus clásicas investigaciones sobre el vapor.
En 1846, a los veintidós años, fue nombrado catedrático de filosofía natural de la Universidad de Glasgow. En la Inglaterra de aquellos tiempos los estudios experimentales no conocían un gran éxito; pese a ello, la cátedra de Kelvin se convirtió en un púlpito que inspiró durante más de medio siglo a los científicos, hasta el punto de que corresponde principalmente a lord Kelvin el mérito del lugar preeminente que Gran Bretaña había de ocupar en el desarrollo de la física.
Uno de sus primeros estudios de lord Kelvin se refería a la edad de la Tierra; sobre la base de la conducción del calor, creyó que unos cien millones de años atrás las condiciones físicas de nuestro planeta debían de ser muy distintas de las actuales, lo cual dio lugar a controversias con los geólogos.
En 1847 conoció a James Prescott Joule en el curso de una reunión científica celebrada en Oxford. Por aquel entonces Joule había ya llevado a cabo las experiencias que le habían permitido definir el calor como una forma de energía (y establecer sus equivalencias con la energía eléctrica y mecánica), con lo que se llegaba al primer principio de la termodinámica. Sin embargo, hubieron de pasar varios años antes de que los físicos más eminentes se mostraran de acuerdo con Joule. Kelvin fue uno de los primeros que lo hicieron, y a causa de ello fue criticado por George Stokes, quien lo consideraba "inclinado a convertirse en joulista".
Escalas termométricas de Kelvin, Celsius y Fahrenheit
Las ideas de Joule sobre la naturaleza del calor ejercieron, efectivamente, una considerable influencia en lord Kelvin, y llevaron a éste, en 1848, a la creación de una escala termodinámica para la temperatura de carácter absoluto y, por lo tanto, independiente de los aparatos y las sustancias empleados. La escala de Kelvin comienza en el cero absoluto (0 K), temperatura que equivale -273,15 ºC en la escala de Celsius, y a -459,67 ºF en la de Fahrenheit. Mientras las escalas de Celsius y Fahrenheit son de uso cotidiano, la de Kelvin se emplea preferentemente en el ámbito científico.
Kelvin prosiguió el camino iniciado, y en 1851 presentó a la Royal Society de Edimburgo una memoria titulada Dynamical theory of heat (Teoría dinámica del calor). En este famoso texto figura el principio de la disipación de la energía, que, junto con el enunciado equivalente de Rudolf Clausius, del año anterior, integra la base del segundo principio de la termodinámica. De este modo, Kelvin demostró que las conclusiones de Sadi Carnot no se oponían a la obra de Benjamin Thompson de Rumford, Julius von Mayer y James Joule; la teoría dinámica del calor, juntamente con el principio de la conservación de la energía, fue aceptada por todo el mundo.
El científico llevó a cabo además diversas investigaciones en el campo de los sistemas de unidades de medida. En 1851, Wilhelm Eduard Weber había propuesto la aplicación del sistema absoluto de unidades de Gauss al electromagnetismo, y Kelvin renovó tales proposiciones, hasta que en 1861 logró constituir, en el seno de la British Association, el famoso comité destinado a la determinación de las unidades eléctricas.
Aunque hoy es recordado como creador de la escala termodinámica absoluta, la notoriedad que William Thomson alcanzó en su época se debió principalmente al perfeccionamiento de las transmisiones por cables submarinos. En 1855 discutió la teoría matemática de las señales enviadas a través de ellos y estudió los factores que dificultaban las transmisiones; sus investigaciones culminaron con la invención del galvanómetro que lleva su nombre y del siphon recorder, un registrador mediante sifón que fue patentado en 1861. Aportó asimismo valiosas contribuciones a la navegación e inventó diversos instrumentos.
En 1866, y sobre todo en reconocimiento a los servicios prestados a la telegrafía transatlántica por medio de cables, William Thomson recibió el título de caballero; en 1892 fue elevado a la dignidad de par en calidad de Barón Kelvin de Largs. Hombre modesto, hasta el punto de parecer a veces retraído, lord Kelvin mostró siempre gran afabilidad con los alumnos, y nunca se sentía más dichoso que cuando podía ayudar y documentar incluso al más humilde investigador. Recibió muchos otros honores y reconocimientos, y en 1904 fue nombrado rector de la Universidad de Glasgow. Retirado de la cátedra, empleó casi todo su tiempo en la ordenación de las conferencias celebradas en los Estados Unidos sobre la teoría ondulatoria de la luz.
Biografías y Vidas
Logros y aportes importantes
En el campo de la termodinámica, Kelvin desarrolló el trabajo realizado por James Prescott Joule sobre la interrelación del calor y la energía mecánica, y en 1852 ambos colaboraron para investigar el fenómeno al que se conoció como efecto Joule-Thomson . En 1848 Kelvin estableció la escala absoluta de temperatura que sigue llevando su nombre. Su trabajo en el campo de la electricidad tuvo aplicación en la telegrafía. Estudió la teoría matemática de la electrostática, llevó a cabo mejoras en la fabricación de cables e inventó el galvanómetro de imán móvil y el sifón registrador.
Ejerció como asesor científico en el tendido de cables telegráficos del Atlántico en 1857, 1858, 1865 y 1866. Kelvin también contribuyó a la teoría de la elasticidad e investigó los circuitos oscilantes, las propiedades electrodinámicas de los metales y el tratamiento matemático del magnetismo. Junto con el fisiólogo y físico alemán Hermann Ludwig von Helmholtz, hizo una estimación de la edad del Sol y calculó la energía irradiada desde su superficie. Entre los aparatos que inventó o mejoró se encuentran un dispositivo para predecir mareas, un analizador armónico y un aparato para grabar sonidos en aguas más o menos profundas. También mejoró aspectos de la brújula marina o compás náutico.
Muchas de sus obras científicas se recopilaron en su Ponencias sobre electricidad y magnetismo (1872), Ponencias matemáticas y físicas (1882, 1883, 1890) y Cursos y conferencias (1889-1894). Kelvin fue presidente de la Real Sociedad de Londres en 1890, y en 1902 recibió la Orden del Mérito.
Estimación de la edad de la Tierra
Thomson también es conocido por su determinación errónea de la edad de la Tierra. Consideró que la Tierra había sido inicialmente una esfera a temperatura homogénea, completamente fundida, y que desde entonces se había ido enfriando por la superficie, siendo el calor transportado por conducción. La idea era que, con el paso del tiempo, el gradiente térmico en la superficie terrestre iba disminuyendo con lo que, a partir de los datos experimentales de dicho gradiente podía encontrarse la edad de la Tierra. A partir de esas presunciones y los datos halló una edad de entre 24 y 100 millones de años, en gran desacuerdo con las estimaciones por parte de los geólogos que estimaban necesaria una edad mucho mayor, pero de acuerdo con las de los astrónomos, que consideraban que el Sol no podía tener más de 100 millones de años. Dado su enorme prestigio, esta determinación de la edad de la Tierra fue muy respetada por los científicos de la época, constituyendo uno de los principales escollos a la credibilidad de la teoría de la evolución de Charles Darwin. Existe la creencia, ampliamente extendida, de que el desacuerdo entre la cifra de Kelvin y la actualmente aceptada como real (unos 4.600 millones de años) se debe a que en la época se desconocía la existencia de la radiactividad, descubierta por Henri Becquerel en 1896, y que proporciona una fuente de calor adicional. Esta creencia nació cuando Ernest Rutherford mencionó este hecho en 1904 en una conferencia en la que se encontraba Thomson. Sin embargo, al introducir la radiactividad en el cálculo de la edad terrestre con el método de Thomson no se produce prácticamente ningún cambio.
En realidad el cálculo de Thomson resultó erróneo debido a que consideró que el calor era transportado sólo por conducción cuando, en realidad, la principal contribución es por convección. La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque ésta se produce a través del desplazamiento de partículas entre regiones con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente en materiales fluidos. Uno de los antiguos colaboradores de Thomson, John Perry, descubrió que la introducción de la convección en las ecuaciones mantenía elevado el gradiente de temperatura aunque hubiera transcurrido mucho tiempo. John Perry señaló a Thomson esta fuente de error, pero entraba en contradicción con lo que se sabía del manto terrestre (que para las ondas sísmicas se comporta como un sólido y, por lo tanto, no podría haber convección). Perry señaló que una sustancia puede comportarse como un sólido a corto plazo y un líquido a largo plazo (p.e. la cera) pero Thomson no tuvo en cuenta sus objeciones y Perry, amigo de Thomson, no insistió al respecto.
EcuRed
W. Thomson con su
brújula en .
W. Thomson con su
brújula en .
W. Thomson con su brújula en 1902
Máquina diseñada por W. Thomson en 1872 para la predicción de mareas. Número inventario 1876 1129 en science-museum.org.uk
En la historia de la universidad de Glasgow W. Thomson es a la vez el estudiante más joven (10 años) y más mayor pues con 75 volvió a matricularse en física y matemáticas
Fotos tomadas de "Mi clásico favorito Willliam Thomson (Lord Kelvin)" por José A. Manzanares y María Amparo Gilabert
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