Lord Kelvin või William Thompson oli kuulus füüsik, matemaatik ja insener, kes on kõige paremini tuntud oma töö eest elektrienergia matemaatilises analüüsis. Matemaatiku isana sündinud 19. sajandil juhendas teda juba varasest lapsepõlvest edasijõudnute matemaatika alal ja temast sai kooli ajal veel matemaatik. Ta jätkas loodusteaduste ja matemaatika õppimist Cambridge'i ülikoolis. 22-aastaselt liitus ta loodusfilosoofia professorina Glasgow ülikooliga - akadeemikute haruga, mida nüüd tunneme füüsikana. Vaatamata nimekamate ülikoolide kutsetele püsis Kelvin Glasgow's 50 aastat. Pika teadusliku karjääri jooksul kirjutas ta 600 artiklit. Ta mängis olulist rolli termodünaamika teise seaduse sõnastamisel. Temperatuuri absoluutse temperatuuriühiku Kelvin 'K' nimi on tema auks nimetatud. Lisaks sügavale mõjule selle ajastu teaduslikele mõtetele on ta tuntud ka oma panuse eest Atlandi-ülese telegraafikaabli paigaldamisse.
Lapsepõlv ja varane elu
Lord Kelvin sündis William Thompsonina 26. juunil 1824 Belfastis, Iirimaal. Tema isa James Thompson oli tuntud insener ja matemaatik Belfasti Kuninglikus Akadeemilises Instituudis. Tema ema nimi oli Margaret Gardner.
Ta sündis vanemate kuue ellujäänud lapse seas neljandaks. Ta kasvas üles vanemate õdede, Elizabeth Kingi ja Anna Bottomley juures; ja vanem vend James A. Thomson. Tal olid ka nooremad vennad, kelle nimi oli John ja Robert, ja noorem õde, kelle nimi oli Margaret Marshall.
1830. aastal, kui Kelvin oli kuueaastane, suri tema ema. Seejärel kasvatas isa isa range presbüterlaste traditsiooni kohaselt. Varsti tekkisid isal ja pojal lähedased suhted.
Kelvin alustas formaalset haridust Belfasti Kuninglikus Akadeemilises Instituudis. Kodus juhendasid teda isa ja ta vanem vend Jamesi nende isa, kes õpetas neile viimaseid matemaatika põhimõtteid, mis olid Briti õppekavasse veel lisada.
Aastal 1832 määrati James Thompson Glasgow ülikooli matemaatikaprofessoriks ja kolis Glasgowsse. 1833. aasta oktoobris kolisid ka lapsed sinna; ning William ja James hakkasid käima Glasgowi ülikooli all asuvas koolis, õppides seal järgmised kuus aastat.
Kelvin tundis huvi ka klassikute vastu, teenides auhinna 12-aastaselt "Samosata jumalate dialoogide Luciani" ladina keelest inglise keelde tõlkimise eest. 1838. aastal, 14-aastaselt, asus ta õppima ülikooli tasemel matemaatikat.
Ta õppis aastatel 1838–1839 astronoomiat ja keemiat, võites Glasgowi ülikoolilt kuldmedali töö eest „Essee maakeral“. Selle aja jooksul võttis ta füüsika kursuse, mida seejärel tunti loodusfilosoofiana, et uurida soojust, elektrit ja magnetilisust.
1840. aasta lõpu poole sattus Kelvin ülikooli raamatukogus Jean-Baptiste Joseph Fourieri teosesse „Kuumuse analüütiline teooria“. Ta õppis kahe nädala jooksul teost, mis käsitles abstraktse matemaatika rakendamist soojusvoo jaoks. Selleks ajaks oli ta lugenud ka Laplace'i raamatut „Mécanique céleste”.
1841. aastaks sai Kelvin põhjalikult tuttavaks kuumuse, elektri ja magnetismi nähtustega. Samaaegselt ametliku haridusega puutusid tema ja ta vend kokku ka kosmopoliitses õhkkonnas. Nad saadeti Londonisse 1839. aasta keskel ning Saksamaale ja Hollandisse 1840. aasta keskel. Samuti reisiti Pariisi, kus nad õppisid prantsuse keelt.
Aastal 1841 astus Kelvin sisse Cambridge'i Peterhouse'i, kus jätkas teaduse õppimist, avaldades samal aastal oma esimese töö P.Q.R varjunime all. Selle nimega "Fourier 'funktsioonid laienes trigonomeetrilistele seeriatele" kaitses paber Fourieri matemaatilisi teooriaid paljude Suurbritannia matemaatikute kriitika vastu.
Aastal 1842, õppides samal ajal matemaatilisi Triposi eksameid, avaldas ta samal teemal olulise paberi. Selle pealkiri oli "Soojuse ühtlane liikumine ja selle seos elektrienergia matemaatilise teooriaga".
Samaaegselt loodusteaduste, eriti elektri õppimisega tundis Kelvin suurt huvi klassikute ja kirjanduse vastu. Ta mängis ka korneti ja oli võrdselt aktiivne ka spordis, eriti sõudmises, võites 1843. aastal ühekohaliste paatide Colquhouni hõbedase kaalu.
Aastal 1845 võttis ta matemaatika Tripose eksamite viimase osa. Bakalaureusekraadi teenis ta samal aastal teise Wrangleri ja esimese Smithi prizmana. Juunis valiti ta Peterhouse'i kaaslaseks.
Pärast kooli lõpetamist kolis Kelvin oma sõpruskonnaga Pariisi, töötades mõnda aega Henri-Victor Regnaultti füüsikalaboris. Siin kohtus ta ja suhtles selliste kuulsate teadlastega nagu Jean-Baptiste Biot, Augustin-Louis Cauchy, Joseph Liouville ja Charles-François Sturm.
Liouville'i taotlusel asus ta peagi tööle Faraday idee juurde, mille kohaselt toimub elektriline induktsioon vahelesegatud vahendi kaudu, mitte "kaugjuhtimisega", andes oma esimese matemaatilise arengu. Samuti töötas ta välja elektriliste piltide matemaatilise tehnika, mida kasutatakse elektrostaatiliste probleemide lahendamiseks.
Teaduslik karjäär
1846. aastal alustas 22-aastane lord Kelvin karjääri Glasgow ülikoolis loodusfilosoofia professorina. Ta valiti ühehäälselt sel aastal vabaks jäänud mainekaks juhatajaks. Üsna pea sai ta akadeemilises ringkonnas tuntuks kui peatselt tegutsev teadlane.
1847. aastal alustas ta koostööd George Gabriel Stokesiga, kes on tuntud hüdrodünaamika teaduse rajamise kohta. Koostöö jätkus järgmise 50 aasta jooksul ja nad vahetasid sageli kirju oluliste teaduslike teooriate teemal.
Kelvin osales Briti teaduse arengu ühingu aastakoosolekul, kus ta kuulis James Prescott Joule'it vaidlemas nii soojuse kaloriteooria kui ka soojusmootori teooria üle ning rõhutas selle asemel soojuse ja liikumise vastastikust muundatavust.
Ehkki Kelvin leidis, et tema ideed on intrigeerivad, oli ta nende suhtes skeptiline. Üsna varsti asus ta uurima Carnot-Clapeyroni teooriat, mille tulemusel pakkus ta 1848. aastal välja absoluutse temperatuuri skaala.
Märtsis 1851 suutis ta luua Joule'i teooria, avaldades selle kohta olulise lepingu pealkirjaga „Kuumuse dünaamilise teooria kohta”. See sisaldas ka tema versiooni termodünaamika teisest seadusest, astudes sellega oluliseks sammuks oma lemmikloomaprojekti ehk teaduslike teooriate ühendamise poole.
Pärast filmi "On Heat dünaamilise teooria" avaldamist hakkas Joule vastama Kelvinile; mis oli nende kahe vahel viljaka koostöö algus, mis kestis aastatel 1852–1856. Joule viis läbi katseid ja Kelvin analüüsis neid, soovitades sageli täiendavaid katseid.
Aastal 1852 täheldas Kelvin Joulesiga töötades, et gaasi temperatuur väheneb, kui see vaakumis paisub. Hiljem hakati seda nähtust nimetama Joule-Thompsoni efektiks või Kelvin-Joules'i efektiks. Nende koostöö aitas vastu võtta Joule'i teoseid ja teooriaid.
Insenerina
Stokes kirjutas 16. oktoobril 1854 Lord Kelvinile kirja, milles küsis tema arvamust Michael Faraday katsete kohta kavandatava atlandiülese telegraafikaabli osas. Kelvin avaldas projekti kohta oma arvutused 1855. aastal, näidates, et projekt oli majanduslikult tasuv.
1855. aastal tehtud analüüsis rõhutas ta kaabli konstruktsiooni olulisust, öeldes, et signaali kiirus antud kaabli kaudu on pöördvõrdeline selle pikkuse ruuduga. Aastal 1856 vaidlustas selle idee Atlantic Telegraph Company elektrik Wildman Whitehouse
Pärast Whitehouse'i rünnakut selgitas Kelvin oma ideed populaarse ajakirja Athenaeum artiklis. See tõmbas ametivõimude tähelepanu; ja detsembris 1856 valiti ta ettevõtte Atlantic Telegraph ettevõtte juhatusse. Vahepeal jätkas ta oma õppe- ja teadustööga.
Aastal 1856 alustas ta tööd elektri ja magnetilisuse alal, mis viis James Clark Maxwellil hiljem oma elektromagnetilisuse teooria väljatöötamiseni. Millalgi tutvustas Kelvin laboratoorseid töid ka kursustel. Siiski polnud ta väga edukas õppejõud, kuna rääkis sageli teemadel, millest tema tudengid vaevalt aru said.
Kelvin võttis mõne aja pärast oma karjäärist välja augustis 1857 ja asus purjetama kaablilaeva HMS Agamemnon nõuniku kohale. Kahjuks lõppes reis tehnilistel põhjustel 380 miili järel. Hiljem avaldas ta paberi veealuste kaablite paigaldamisega seotud stresside kohta.
Aastal 1858 liitus ta taas HMS Agamemnoni pardal asuva kaabelleviga. Selleks ajaks oli ta peegli galvanomeetri ja sifooni salvestaja abil välja töötanud täieliku süsteemi allveelaeva telegraafi juhtimiseks. Kuna Whiteman keeldus luba andmast, ei saanud Kelvin süsteemi kasutada.
1858. aasta juunis pidi HMS Agamemnon pärast katastroofilist tormi tagasi pöörduma. Kui juhatus otsustas projektist loobuda, kutsusid Kelvin, Cyrus West Field ja Curtis M. Lampson neid üles jätkama.
Kolmas Whitehouse'i juhitud ekspeditsioon kohtus katastroofiga ja ta eemaldati ametist. Katastroof võimaldas Kelvinil siiski omandada teatavaid insenerioskusi ja osa praktiliste probleemide lahendamiseks. Nüüd hakkas ta probleemide lahendamise meeskonda juhtima eestpoolt.
Neljas kaabli paigaldamise ekspeditsioon, mida juhtis Kelvin, algas juulis 1865. Kahjuks tuli see pärast 1200 miili kaablite paigaldamist ära jätta. Lõpuks, 1866. aastal, õnnestus neil kahe nädala jooksul mitte ainult uued kaablid paigaldada, vaid ka taastada ja lõpule viia eelmise aasta kaabel.
Naastes ekspeditsioonilt, sõlmis Kelvin partnerluse kahe erineva ettevõttega C.F. Varley ja Fleming Jenkin. Viimase juures töötades töötas ta välja automaatse äärekivide saatja, omamoodi telegraafi võtme, mis on võimeline kaabli kaudu sõnumeid saatma.
Samaaegselt allveelaeva sidekaablite paigaldamisega jätkas ta oma akadeemiliste huvide edendamist. Nii tegi ta aastatel 1855–1867 tekstiraamatu osas koostööd Peter Guthrie Taitiga, asutades mehaanika uurimise. Hiljem töötas ta ka aatomi ja sellega seotud ainete keeristusteooria kallal.
1880. aastatel töötas Kelvin reguleeritava kompassi täiustamise nimel. Samuti leiutas loodemasin ja sügavuse mõõtmise seadmed. Ta esitas oma karjääri jooksul 70 patenti.
1890ndatel oli ta rahvusvahelise komisjoni juht, kes otsustas Niagara juga elektrijaama kavandi kujundada.
Suuremad tööd
Lord Kelvinit peetakse kõige paremini meelde tema tööga elektri ja magnetismi matemaatilises analüüsis. Samuti mängis ta olulist rolli termodünaamika esimese ja teise seaduse sõnastamisel.
Kelvin 'K', absoluutse temperatuuri skaala põhiosa, on oma nime saanud seetõttu, et ta pakkus esimesena välja absoluutse termomeetrilise skaala.
Tema teiste tööde hulka kuuluvad dünaamiline soojuse teooria, Maa vanuse geofüüsikaline määramine ja muud hüdrodünaamika põhiteosed.
Väljaspool teadusringkonda on Kelvin tuntud oma panuse eest Atlandi-üleste telegraafikaablite paigaldamisse. Lisaks tööle ettevõttele Atlantic Telegraph, aitas ta paigaldada Prantsuse Atlandi merealuse sidekaabli 1869. aastal, Lääne, Brasiilia ja Platino-Brasiilia kaabli 1873. aastal.
Auhinnad ja saavutused
Lord Kelvini rüüstas kuninganna Victoria 10. novembril 1866. Hiljem, 1892. aastal, sai ta perage ja temast sai Largsi esimene parun Kelvin. Ta määrati kuningas Edward VII poolt 1902. aastal salajaseks nõunikuks ja teenetemärkide liikmeks.
Aastal 1851 valiti ta kuninglikku seltsi, saades seltsi kuningliku medali 1856 ja Copley medali 1883. Ta oli ka selle president 1890–1895. Lisaks sellele sai ta ka arvukalt muid auhindu ja autasusid.
Kelvin kuulus Edinburghi kuninglikku seltsi ja oli selle presidendina esmalt 1873–1878, seejärel 1886–1890 ja viimati 1895. aastast kuni surmani 1907. aastal.
Pere- ja isiklik elu
Lord Kelvin abiellus oma lapsepõlve kallima Margaret Crummiga septembris 1852. Kahjuks lagunes tema tervis nende mesinädalate ajal ja ta ei taastunud sellest kunagi. Ta suri 17. juunil 1870.
Thompson abiellus 24. juunil 1874 Charles R. Blandy tütre Fanny Blandyga. Ta oli 13 aastat noorem. Kummastki abielust ei olnud tal ühtegi last.
Ta tabas külma 1907. aasta novembris ja tema seisund halvenes väga kiiresti. Ta suri 17. detsembril 1907 oma Šoti elukohas, Hollandhallis, Largsis, 83-aastaselt.
Glasgow ülikooli jahimeeste muuseumis on tema tööde alal püsinäitus. See ei tutvusta mitte ainult paljusid tema originaaleksemplare, vaid ka instrumente ja isiklikke esemeid, sealhulgas tema suitsetamistoru.
Trivia
Lord Kelvini elukoht Glasgow oli üks esimesi maju maailmas, kus elektrivalgus põles.
Kiired faktid
Sünnipäev 26. juuni 1824
Rahvus Briti
Surnud vanuses: 83
Päikesemärk: Vähk
Tuntud ka kui: William Thomson, 1. parun Kelvin
Sündinud riik: Iirimaa
Sündinud: Belfast
Kuulus kui Matemaatik, füüsik
Perekond: Abikaasa / Ex-: Margaret Crum isa: James Thomson ema: Margaret Gardner õed-vennad: James Surnud: 17. detsembril 1907 surmakoht: Largs, Šotimaa Veel fakte haridus: Peterhouse, Cambridge (1841–1845), Glasgow University , Belfasti Kuningliku Akadeemia auhinnad: 1883 - Copley medal 1856 - Kuninglik medal 1905 - John Fritz medal - Smiths hind
