[02-26] 熱力學(xué)溫度單位命名者--開爾文勛爵

熱力學(xué)溫度單位開爾文(K)是國際單位制（SI）基本單位之一。其他基本單位是米、千克、秒、安培、摩爾和坎德拉。

開爾文的定義(K)：

開爾文(K)是熱力學(xué)溫度單位,等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的(1/273.16)。上述定義以物理常量:水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度Tｔ ｒ?yàn)榛A(chǔ)，而Tｔ ｒ國際上已于1967年協(xié)議,精確地等于273.16K。(圖略)

1K=1/273.16 Tｔ ｒ

開爾文是用英國科學(xué)家開爾文的名字命名的。

威廉·湯姆森（William·Thom?鄄son），后來的開爾文勛爵(Lord·Kelvin of Largs)，1824年6月26日生于英國北愛爾蘭貝爾法斯特。他的特殊天賦和理解力很早就表現(xiàn)出來了,以致他在10歲就被格拉斯哥大學(xué)注冊錄取。16歲他作為大學(xué)生來到劍橋，在劍橋他所有功課成績都很優(yōu)秀。湯姆森作為格拉斯哥大學(xué)物理學(xué)教授從1846年開始從事教學(xué)和科學(xué)研究。人們說，在他那兒，計(jì)劃1小時(shí)的課經(jīng)常持續(xù)3個(gè)小時(shí)。

湯姆森的興趣一向在熱力學(xué)和電學(xué)方面。熱能的研究使他認(rèn)識了一個(gè)可能最低的溫度，即溫度的絕對零度。他把這個(gè)-273.15℃的溫度點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)新的溫度和溫標(biāo)（圖略）的出發(fā)點(diǎn)。他與一位英國物理學(xué)家詹姆斯·普雷斯科特·焦?fàn)枺↗ames·Prescott·Joule 1818~1889）一起發(fā)現(xiàn)了用他們兩人名字命名的“焦?fàn)?湯姆森效應(yīng)”。它表明，理想氣體在沒有外界做功而膨脹時(shí)，使其冷卻到足夠低的溫度。發(fā)生冷卻是由于膨脹時(shí)必須通過內(nèi)部做功以克服氣體的分子力。＊1856年湯姆森認(rèn)識到按照他的名字命名的熱電“湯姆森效應(yīng)”，它包含，當(dāng)一個(gè)電流通過，在一個(gè)均勻的電導(dǎo)體中存在一個(gè)溫度落差按照它的方向產(chǎn)生熱或取走熱。

“湯姆森熱”和一個(gè)導(dǎo)電體的焦耳電流熱(它取決于導(dǎo)體的電阻和電流強(qiáng)度)是不能混淆的。另外湯姆森還認(rèn)識到可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的熱能。作為熱力學(xué)過程不可逆性的一個(gè)量，用熵的概念他與魯?shù)婪颉た藙谖鳛跛?Rudolf·Claustus1822~1888)同時(shí)創(chuàng)立了熱力學(xué)第二定律,亦即所有的熱力機(jī)只能把它從一種熱材料取走的熱能的一部分轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。這個(gè)熱能的剩余部分又總是被散發(fā)給冷材料。

在電學(xué)領(lǐng)域按照他的名字命名的開爾文電流天平屬于最重要的發(fā)明。它可以確定機(jī)械力和電流強(qiáng)度之間的關(guān)系。電流天平特別在測量電流和檢定電流計(jì)中得到應(yīng)用。值得一提的是他還研制了靜電伏特計(jì),它能夠相當(dāng)精確的測量當(dāng)時(shí)最高大約10kV的電壓。此外湯姆森改進(jìn)了許多測量方法并且發(fā)明了無數(shù)其他的測量儀器，比如說精確測定很小電阻的測量電橋，它現(xiàn)在被稱作為湯姆森測量電橋。湯姆森通過參與實(shí)現(xiàn)大不列顛和美國之間首次海底電纜連接名揚(yáng)國外。他是這個(gè)項(xiàng)目的發(fā)起人之一，并計(jì)算了電纜。經(jīng)海底電纜的第一次通話是1858年8月17日通過北大西洋從大不列顛通往美國。無可置疑，這項(xiàng)海底電纜的連接是19世紀(jì)最大的技術(shù)貢獻(xiàn)。遺憾的是,因?yàn)槌霈F(xiàn)了故障,用這個(gè)電纜向大西洋另一方大約只通了700次話。跨越大西洋持續(xù)的通信直到1866年初才在兩洲之間建起,這項(xiàng)工作湯姆森同樣參與并起了決定性的作用。

威廉·湯姆森1882年被授予貴族稱號后被尊稱為拉格斯的開爾文勛爵。1907年12月17日死于蘇格蘭拉格斯附近的內(nèi)斯霍爾(Netherhall)，享年84歲。他的成就得到了承認(rèn)，他是19世紀(jì)杰出的和受人尊敬的自然科學(xué)家。他把最后的長眠之處選在伊薩克·牛頓爵士(1643-1727)旁邊的威斯敏斯特爾教堂。

＊焦?fàn)?湯姆森效應(yīng)：氣體經(jīng)歷焦?fàn)?湯姆森膨脹時(shí)溫度隨壓強(qiáng)的變化。

焦?fàn)?湯姆森膨脹：流體通過多孔塞或部分開放的活門從高壓到低壓的不可逆絕熱膨脹。（譯者注）

譯自《PTB-Mitteilungen》2001年No.2

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