William Thomson (Lord Kelvin)

William Thomson, později známý jako Lord Kelvin, se narodil 26. června 1824 v Belfastu a zemřel 17. prosince 1907 v Largs ve Skotsku. Byl britský fyzik, matematik a inženýr, jedna z nejvýznamnějších osobností fyziky 19. století. Jeho práce zásadně ovlivnila termodynamiku, elektřinu, magnetismus i inženýrské aplikace.

Od mládí byl považován za výjimečný talent. Již v patnácti letech nastoupil na University of Glasgow, kde se později stal profesorem a působil zde více než padesát let.

Absolutní teplotní stupnice

Motivace a vznik Kelvinovy stupnice

Kelvin byl hluboce ovlivněn pracemi Sadiho Carnota a Émila Clapeyrona. Uvědomil si, že účinnost tepelného stroje musí souviset s teplotou definovanou nezávisle na vlastnostech látky. V roce 1848 proto navrhl absolutní teplotní stupnici, dnes známou jako Kelvinova stupnice.

Na této stupnici:

– nulová teplota (0 K) odpovídá stavu, kdy by již nebylo možné odebrat systému žádnou tepelnou energii
– velikost stupně je shodná se stupněm Celsia

Kelvinova stupnice se stala základním nástrojem teoretické fyziky a dodnes je základní jednotkou soustavy SI.

Druhý zákon termodynamiky

Kelvin formuloval jednu z klasických podob druhého zákona termodynamiky, známou jako Kelvinovo–Planckovo znění. Podle něj:

Není možné sestrojit periodicky pracující stroj, který by pouze odebíral teplo z jednoho zásobníku a celé je přeměnil na práci.

Tím jasně vymezil zásadní omezení přeměny tepla na práci, což mělo zásadní důsledky jak pro fyziku, tak pro technickou praxi.

Širší vědecký a technický přínos

Kelvin se výrazně podílel i na praktických projektech:

– vývoj telegrafních kabelů, zejména transatlantického kabelu
– výzkum elektrických měření a standardů
– odhady stáří Země na základě tepelného chladnutí (byť později korigované objevem radioaktivity)

Za své zásluhy byl v roce 1892 povýšen do šlechtického stavu a přijal titul Lord Kelvin, odvozený od řeky Kelvin protékající Glasgowem.

Vědecký odkaz

Lord Kelvin představuje spojení hluboké teorie a praktického inženýrství. Spolu s Carnotem a Clausiem patří k hlavním architektům termodynamiky a jeho pojem absolutní teploty je dodnes nepostradatelný v celé fyzice.