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Lord Kelvin

Lord Kelvin
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Físico y matemático británico
NombreWilliam Thomson
Nacimiento26 de junio de 1824
Belfast, Bandera de Irlanda Irlanda
Fallecimiento17 de diciembre de 1907
Largs, Ayrshire, Bandera de Escocia Escocia
EducaciónUniversitario
Ocupaciónprofesor de la Universidad de Glasgow
PremiosEn 1845 se graduó y obtuvo el primer premio Smith, en 1866 recibió el título de caballero, 1892 fue elevado a la dignidad de par en calidad de "Baron Kelvin of Largs", en 1902 recibió la Orden del Mérito.

Lord Kelvin o William Thomson, fue un físico y matemático británico, conocido comúnmente como Lord Kelvin, realizó importantes trabajos en el campo de la termodinámica. En 1848 Kelvin estableció la escala absoluta de temperatura que lleva su nombre.

Biografía

Físico y matemático británico. Se le conoce comúnmente como Lord Kelvin, y era el segundo hijo de James Thomson, profesor de matemáticas de la Universidad de Glasgow.

En 1841 marchó a Cambridge, donde en 1845 se graduó y obtuvo el primer premio Smith. Luego se dirigió a París, y durante un año trabajó en el laboratorio de 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: al sabio en cuestión corresponde principalmente el mérito del lugar preeminente que ocupó la Gran Bretaña en el desarrollo de la Física. Uno de sus primeros estudios 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 del planeta debían de ser muy distintas de las actuales, lo cual dio lugar a controversias con los geólogos.

En 1847 conoció a Joule en el curso de una reunión científica celebrada en Oxford. Por aquel entonces éste llevaba a cabo sus experiencias y presentaba el calor como una forma de energía, con lo que 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 Stokes, quien le consideraba "inclinado a convertirse en joulista".

Las ideas de Joule sobre la naturaleza del calor ejercieron, efectivamente, una considerable influencia en 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; tal instrumento lleva el nombre de su inventor, y es utilizado corrientemente en muchas medidas termométricas.

Kelvin prosiguió el camino iniciado, y en 1851 presentó a la "Royal Society" de Edimburgo una memoria sobre la teoría dinámica del calor, Dynamical theory of heat; en este famoso texto figura el principio de la disipación de la energía, que, junto con el enunciado equivalente de Clausius, del año anterior, integra la base del segundo principio de la termodinámica. De este modo, Kelvin demostró que las conclusiones de Carnot no se oponían a la obra de Rumford, Robert Mayer y Joule; la teoría dinámica del calor, juntamente con el principio de la conservación de la energía, fue aceptada por todo el mundo.

El científico, además, llevó a cabo diversas investigaciones en el campo de los sistemas de unidades de medida; en 1851 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.

El sabio, empero, debe su notoriedad al perfeccionamiento aportado a las transmisiones de los cables submarinos. En 1855 discutió la teoría matemática de las señales de éstos y estudió los factores que dificultaban las transmisiones; sus investigaciones culminaron en la invención del galvanómetro de su nombre y del "siphon recorder", registrador mediante sifón que fue patentado en 1861.

En 1866, y sobre todo en reconocimiento a los servicios prestados a la telegrafía transatlántica por medio de cables, Kelvin recibió el título de caballero; en 1892 fue elevado a la dignidad de par en calidad de "Baron Kelvin of Largs". Inventó diversos instrumentos, y aportó valiosas contribuciones a la navegación. Era muy modesto, y ello le hacía parecer a veces retraído; sin embargo, mostró siempre gran afabilidad con los alumnos, y nunca se sentía más dichoso que cuando podía ayudar y documentar incluso al más humilde investigador. Obtuvo muchos honores, 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. Murió el 17 de diciembre de 1907

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.

Véase también

Fuentes