Lord Kelvin oder William Thompson war ein berühmter Physiker, Mathematiker und Ingenieur, der vor allem für seine Arbeit in der mathematischen Analyse von Elektrizität bekannt ist. Er wurde im 19. Jahrhundert als Sohn eines Mathematikervaters geboren, wurde von frühester Kindheit an in fortgeschrittener Mathematik unterrichtet und wurde bereits in der Schule ein versierter Mathematiker. Er studierte weiterhin Naturwissenschaften und Mathematik an der University of Cambridge. Im Alter von 22 Jahren trat er als Professor für Naturphilosophie in die Universität von Glasgow ein, einem Zweig von Akademikern, den wir heute als Physik kennen. Trotz Einladungen renommierterer Universitäten blieb Kelvin 50 Jahre in Glasgow. Während seiner langen wissenschaftlichen Karriere schrieb er 600 Artikel. Er spielte eine wichtige Rolle bei der Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Die Basiseinheit der absoluten Temperaturskala Kelvin "K" ist ihm zu Ehren benannt. Er hat nicht nur einen tiefgreifenden Einfluss auf das wissenschaftliche Denken dieser Zeit, sondern ist auch für seine Beiträge zur Verlegung des transatlantischen Telegraphenkabels bekannt.
Kindheit & frühes Leben
Lord Kelvin wurde am 26. Juni 1824 in Belfast, Irland, als William Thompson geboren. Sein Vater James Thompson war ein bekannter Ingenieur und Mathematiker an der Royal Belfast Academical Institution. Der Name seiner Mutter war Margaret Gardner.
Er wurde als vierter unter den sechs überlebenden Kindern seiner Eltern geboren. Er wuchs mit den älteren Schwestern Elizabeth King und Anna Bottomley auf; und älterer Bruder, James A. Thomson. Er hatte auch jüngere Brüder namens John und Robert und eine jüngere Schwester namens Margaret Marshall.
Im Jahr 1830, als Kelvin sechs Jahre alt war, starb seine Mutter. Danach wurden die Kinder von ihrem Vater in einer strengen presbyterianischen Tradition erzogen. Sehr bald entwickelten der Vater und der Sohn eine enge Beziehung.
Kelvin begann seine formelle Ausbildung an der Royal Belfast Academical Institution. Zu Hause wurden er und sein älterer Bruder James von ihrem Vater unterrichtet, der ihnen die neuesten Prinzipien der Mathematik beibrachte, die noch nicht in den britischen Lehrplan aufgenommen wurden.
1832 wurde James Thompson zum Professor für Mathematik an der Universität Glasgow ernannt und zog nach Glasgow. Im Oktober 1833 zogen auch die Kinder dorthin; und William und James begannen, eine Schule an der Universität von Glasgow zu besuchen und dort die nächsten sechs Jahre zu studieren.
Kelvin interessierte sich gleichermaßen für Klassiker und erhielt einen Preis für die Übersetzung von „Lucian von Samosatas Dialogen der Götter“ im Alter von 12 Jahren vom Lateinischen ins Englische. 1838, im Alter von 14 Jahren, begann er Mathematik auf Universitätsniveau zu studieren.
Er studierte zwischen 1838 und 1839 Astronomie und Chemie und gewann eine Goldmedaille der Universität Glasgow für seine Arbeit „Essay on the Figure of the Earth“. Während dieser Zeit belegte er einen Kurs in Physik, damals als Naturphilosophie bekannt, um Wärme, Elektrizität und Magnetismus zu studieren.
Gegen Ende des Jahres 1840 stieß Kelvin in der Universitätsbibliothek auf Jean-Baptiste Joseph Fouriers "The Analytical Theory of Heat". Innerhalb von 14 Tagen beherrschte er die Arbeit, die sich mit der Anwendung der abstrakten Mathematik auf den Wärmefluss befasste. Bis dahin hatte er auch Laplace 'Mécanique céleste' gelesen.
Bis 1841 wurde Kelvin gründlich mit den Phänomenen Wärme, Elektrizität und Magnetismus vertraut. Gleichzeitig mit der formalen Ausbildung waren er und sein Bruder auch der kosmopolitischen Atmosphäre ausgesetzt. Sie wurden Mitte 1839 nach London und Mitte 1840 nach Deutschland und in die Niederlande geschickt. Sie reisten auch nach Paris, wo sie Französisch lernten.
1841 trat Kelvin in Peterhouse, Cambridge, ein, wo er weiter Naturwissenschaften studierte und im selben Jahr seine erste Arbeit unter dem Pseudonym P.Q.R. veröffentlichte. Unter dem Titel "Fouriers Funktionserweiterungen in trigonometrischen Reihen" verteidigte das Papier Fouriers mathematische Theorien gegen die Kritik vieler britischer Mathematiker.
Während seines Studiums für die mathematischen Tripos-Prüfungen veröffentlichte er 1842 eine wichtige Arbeit zum gleichen Thema. Es trug den Titel „Über die gleichmäßige Bewegung der Wärme und ihre Verbindung mit der mathematischen Theorie der Elektrizität“.
Gleichzeitig mit dem Studium der Naturwissenschaften, insbesondere der Elektrizität, interessierte sich Kelvin sehr für Klassiker und Literatur. Er spielte auch Kornett und war gleichermaßen im Sport, insbesondere im Rudern, aktiv. 1843 gewann er die Colquhoun Silver Sculls für Einsitzer-Boote.
1845 legte er den letzten Teil der mathematischen Tripos-Prüfungen ab. Im selben Jahr erwarb er seinen BA-Abschluss als Second Wrangler und erster Smith-Preisträger. Im Juni wurde er zum Fellow von Peterhouse gewählt.
Nach seinem Abschluss zog Kelvin mit seinem Stipendium nach Paris und arbeitete einige Zeit im physikalischen Labor von Henri-Victor Regnault. Hier traf er berühmte Gelehrte wie Jean-Baptiste Biot, Augustin-Louis Cauchy, Joseph Liouville und Charles-François Sturm und interagierte mit ihnen.
Auf Wunsch von Liouville begann er bald, an Faradays Idee zu arbeiten, dass die elektrische Induktion durch ein dazwischenliegendes Medium erfolgt, nicht durch „Fernwirkung“, was seine erste mathematische Entwicklung ergibt. Er entwickelte auch die mathematische Technik elektrischer Bilder, mit der Probleme der Elektrostatik gelöst werden.
Wissenschaftliche Karriere
1846 begann der 22-jährige Lord Kelvin seine Karriere an der University of Glasgow als Professor für Naturphilosophie. Er wurde einstimmig in den prestigeträchtigen Vorsitz gewählt, der in diesem Jahr frei geworden war. Sehr bald wurde er im akademischen Kreis als aufstrebender Wissenschaftler bekannt.
1847 begann er mit George Gabriel Stokes zu arbeiten, der dafür bekannt ist, die Wissenschaft der Hydrodynamik zu etablieren. Die Zusammenarbeit dauerte die nächsten 50 Jahre und sie tauschten häufig Briefe über wichtige wissenschaftliche Theorien aus.
Kelvin nahm an der Jahrestagung der British Association for the Advancement of Science teil, auf der James Prescott Joule gegen die Kalorietheorie der Wärme sowie gegen die Theorie der Wärmekraftmaschine argumentierte und stattdessen die gegenseitige Konvertierbarkeit von Wärme und Bewegung betonte.
Obwohl Kelvin seine Ideen faszinierend fand, war er skeptisch gegenüber ihnen. Sehr bald begann er, die Carnot-Clapeyron-Theorie zu studieren, was dazu führte, dass er 1848 eine absolute Temperaturskala vorschlug.
Im März 1851 gelang es ihm, Joules Theorie zu etablieren und einen wichtigen Vertrag mit dem Titel "Über die dynamische Theorie der Wärme" zu veröffentlichen. Es enthielt auch seine Version des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik und machte damit einen wichtigen Schritt in Richtung seines Lieblingsprojekts, der Vereinheitlichung wissenschaftlicher Theorien.
Nach der Veröffentlichung von "Über die dynamische Theorie der Wärme" begann Joule mit Kelvin zu korrespondieren; Dies war der Beginn einer fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen den beiden, die von 1852 bis 1856 dauerte. Joule führte Experimente durch und Kelvin analysierte sie und schlug häufig weitere Experimente vor.
Während der Arbeit mit Joules im Jahr 1852 beobachtete Kelvin, dass die Temperatur des Gases abnimmt, wenn es sich im Vakuum ausdehnt. Später wurde das Phänomen als "Joule-Thompson-Effekt" oder "Kelvin-Joules-Effekt" bekannt. Ihre Zusammenarbeit trug dazu bei, dass Joules Werke und Theorien akzeptiert wurden.
Als ein Ingenieur
Stokes schrieb am 16. Oktober 1854 einen Brief an Lord Kelvin und fragte ihn nach seiner Meinung zu Michael Faradays Experimenten mit dem vorgeschlagenen transatlantischen Telegraphenkabel. Kelvin veröffentlichte seine Berechnungen zu dem Projekt im Jahr 1855 und zeigte, dass das Projekt wirtschaftlich rentabel war.
In einer Analyse im Jahr 1855 betonte er die Bedeutung des Kabeldesigns und sagte, dass die Geschwindigkeit des Signals durch ein bestimmtes Kabel umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Länge sei. 1856 wurde die Idee vom Elektriker der Atlantic Telegraph Company, Wildman Whitehouse, bestritten
Nach dem Angriff von Whitehouse erklärte Kelvin seine Idee in einem Artikel in der beliebten Zeitschrift Athenaeum. Es erregte die Aufmerksamkeit der Behörden; und im Dezember 1856 wurde er in den Verwaltungsrat der Atlantic Telegraph Company gewählt. In der Zwischenzeit setzte er seine Lehr- und Forschungsbemühungen fort.
1856 begann er mit seiner Arbeit über Elektrizität und Magnetismus, die später James Clark Maxwell veranlasste, seine Theorie des Elektromagnetismus zu entwickeln. Irgendwann führte Kelvin auch Laborarbeiten in Studiengängen ein. Er war jedoch kein sehr erfolgreicher Dozent, da er oft über Themen sprach, die seine Studenten kaum verstanden.
Kelvin nahm sich im August 1857 eine Auszeit von seiner Lehrkarriere und segelte beratend auf dem Kabelverlegungsschiff HMS Agamemnon. Leider endete die Reise aus technischen Gründen nach 380 Meilen. Später veröffentlichte er einen Artikel über die Belastungen beim Verlegen von Unterseekabeln.
1858 nahm er erneut an der Kabelverlegung an Bord der HMS Agamemnon teil. Bis dahin hatte er ein komplettes System für den Betrieb eines U-Boot-Telegraphen unter Verwendung des Spiegelgalvanometers und des Siphonrekorders entwickelt. Da Whiteman jedoch die Erlaubnis verweigerte, konnte Kelvin das System nicht verwenden.
Im Juni 1858 musste die HMS Agamemnon nach einem verheerenden Sturm zurückkehren. Als der Vorstand beschloss, das Projekt aufzugeben, forderten Kelvin, Cyrus West Field und Curtis M. Lampson sie auf, fortzufahren.
Die dritte Expedition, angeführt von Whitehouse, hatte eine Katastrophe und er wurde von seinem Posten entfernt. Die Katastrophe ermöglichte es Kelvin jedoch, einige technische Fähigkeiten und ein Händchen für die Lösung praktischer Probleme zu erwerben. Er begann nun, das Problemlösungsteam von vorne zu führen.
Die vierte Kabelverlegungsexpedition unter der Leitung von Kelvin begann im Juli 1865. Leider musste sie nach dem Verlegen von 1.200 Meilen Kabeln abgebrochen werden. Schließlich gelang es ihnen 1866, nicht nur in zwei Wochen neue Kabel zu verlegen, sondern auch das Kabel des Vorjahres wiederherzustellen und fertigzustellen.
Nach seiner Rückkehr von der Expedition ging Kelvin Partnerschaften mit zwei verschiedenen Unternehmen ein, C.F. Varley und Fleming Jenkin. Während er für Letzteres arbeitete, entwickelte er einen automatischen Bordsteinsender, eine Art Telegraphenschlüssel, mit dem Nachrichten über ein Kabel gesendet werden können.
Gleichzeitig mit der Verlegung von U-Boot-Kommunikationskabeln verfolgte er weiterhin seine akademischen Interessen. Von 1855 bis 1867 arbeitete er mit Peter Guthrie Tait an einem Lehrbuch zusammen und gründete so das Studium der Mechanik. Später arbeitete er auch an der Wirbeltheorie von Atomen und verwandten Subjekten.
In den 1880er Jahren arbeitete Kelvin daran, den einstellbaren Kompass zu perfektionieren. Er erfand auch eine Gezeitenmaschine und ein Tiefenmessgerät. Er hat in seiner Karriere 70 Patente angemeldet.
In den 1890er Jahren war er Leiter einer internationalen Kommission, die über den Entwurf des Kraftwerks Niagara Falls entschied.
Hauptarbeiten
Lord Kelvin ist am besten für seine Arbeit in der mathematischen Analyse von Elektrizität und Magnetismus bekannt. Er spielte auch eine wichtige Rolle bei der Formulierung des ersten und zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.
Das Kelvin-K, die Basiseinheit der absoluten Temperaturskala, ist nach ihm benannt, weil er als erster eine „absolute thermometrische Skala“ vorgeschlagen hat.
Zu seinen weiteren Arbeiten gehören die dynamische Theorie der Wärme, die geophysikalische Bestimmung des Erdalters und andere grundlegende Arbeiten in der Hydrodynamik.
Außerhalb des wissenschaftlichen Kreises ist Kelvin für seinen Beitrag zur Verlegung transatlantischer Telegraphenkabel bekannt. Neben seiner Zusammenarbeit mit der Atlantic Telegraph Company war er 1869 an der Verlegung des französischen U-Boot-Kommunikationskabels Atlantik, 1873 des westlichen, brasilianischen und platino-brasilianischen Kabels beteiligt.
Auszeichnungen & Erfolge
Lord Kelvin wurde am 10. November 1866 von Königin Victoria zum Ritter geschlagen. Später im Jahr 1892 erhielt er Peerage und wurde 1. Baron Kelvin von Largs. Er wurde 1902 von König Edward VII. Zum Geheimberater und Mitglied des Verdienstordens ernannt.
1851 wurde er in die Royal Society gewählt und erhielt 1856 die Royal Medal und 1883 die Copley Medal. Von 1890 bis 1895 war er auch deren Präsident. Darüber hinaus erhielt er zahlreiche weitere Preise und Auszeichnungen.
Kelvin war Mitglied der Royal Society of Edinburgh und war ihr Präsident zuerst von 1873 bis 1878, dann von 1886 bis 1890 und zuletzt von 1895 bis zu seinem Tod im Jahr 1907.
Familien- und Privatleben
Lord Kelvin heiratete im September 1852 seine Kinderschatz Margaret Crum. Leider verschlechterte sich ihre Gesundheit während ihrer Flitterwochen und sie erholte sich nie wieder davon. Sie starb am 17. Juni 1870.
Am 24. Juni 1874 heiratete Thompson Fanny Blandy, die Tochter von Charles R. Blandy. Sie war 13 Jahre jünger als er. Er hatte keine Kinder aus einer seiner Ehen.
Er erkältete sich im November 1907 und sein Zustand verschlechterte sich sehr schnell. Er starb am 17. Dezember 1907 im Alter von 83 Jahren in seiner schottischen Residenz Netherhall in Largs.
Das Hunterian Museum an der Universität von Glasgow beherbergt eine Dauerausstellung seiner Werke. Es zeigt nicht nur viele seiner Originalarbeiten, sondern auch seine Instrumente und persönlichen Artefakte, einschließlich seiner Pfeife.
Wissenswertes
Lord Kelvins Wohnsitz in Glasgow war eines der ersten Häuser der Welt, das mit elektrischem Licht beleuchtet wurde.
Kurzinformation
Geburtstag 26. Juni 1824
Staatsangehörigkeit Britisch
Gestorben im Alter von 83 Jahren
Sonnenzeichen: Krebs
Auch bekannt als: William Thomson, 1. Baron Kelvin
Geborenes Land: Irland
Geboren in: Belfast
Berühmt als Mathematiker, Physiker
Familie: Ehepartner / Ex-: Margaret Crum Vater: James Thomson Mutter: Margaret Gardner Geschwister: James Gestorben am: 17. Dezember 1907 Todesort: Largs, Schottland Weitere Fakten Ausbildung: Peterhouse, Cambridge (1841–1845), Universität Glasgow , Royal Belfast Academical Institution Awards: 1883 - Copley-Medaille 1856 - Royal-Medaille 1905 - John-Fritz-Medaille - Smiths-Preis
