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标  题: 物理学家a-z  Kelvin
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Jan  4 18:19:40 2003) , 转信

 

开尔文(Lord Kelvin,1824~1907)
英国著名物理学家、发明家,原名W.汤姆孙(William Thomson)。1824年6月26日
生于爱尔兰的贝尔法斯特。他从小聪慧好学,10岁时就进格拉斯哥大学预科学习。
17岁时,曾赋诗言志:“科学领路到哪里,就在哪里攀登不息”。1845年毕业于剑
桥大学,在大学学习期间曾获兰格勒奖金第二名,史密斯奖金第一名。毕业后他赴
巴黎跟随物理学家和化学家V.勒尼奥从事实验工作一年,1846年受聘为格拉斯哥大
学自然哲学(物理学当时的别名)教授,任职达53年之久。由于装设第一条大西洋
海底电缆有功,英政府于1866年封他为爵士,并于1892年晋升为开尔文勋爵,开尔
文这个名字就是从此开始的。1851年被选为 锥鼗始已 会会员,1890~1895年任该
会会长。1877年被选为法国科学院院士。1904年任格拉斯哥大学校长,直到1907年
12月17日在苏格兰的内瑟霍尔逝世为止。

  开尔文研究范围广泛,在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、
工程应用等方面都做出了贡献。他一生发表论文多达600余篇,取得70种发明专利
,他在当时科学界享有极高的名望,受到英国本国和欧美各国科学家、科学团体的
推崇。他在热学、电磁学及它们的工程应用方面的研究最为出色。

  开尔文是热力学的主要奠基人之一,在热力学的发展中作出了一系列的重大贡
献。他根据盖-吕萨克、卡诺和克拉珀龙的理论于1848年创立了热力学温标。他指
出:“这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质。”这是现代科
学上的标准温标。他是热力学第二定律的两个主要奠基人之一(另一个是克劳修斯
),1851年他提出热力学第二定律:“不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功
而不产生其他影响。”这是公认的热力学第二定律的标准说法。并且指出,如果此
定律不成立,就必须承认可以有一种永动机,它借助于使海水或土壤冷却而无限制
地得到机械功,即所谓的第二种永动机。他从热力学第二定律断言,能量耗散是普
遍的趋势。1852年他与焦耳合作进一步研究气体的内能,对焦耳气体自由膨胀实验
作了改进,进行气体膨胀的多孔塞实验,发现了焦耳-汤姆孙效应,即气体经多孔
塞绝热膨胀后所引起的温度的变化现象。这一发现成为获得低温的主要方法之一,
广泛地应用到低温技术中。1856年他从理论研究上预言了一种新的温差电效应,即
当电流在温度不均匀的导体中流过时,导体除产生不可逆的焦耳热之外,还要吸收
或放出一定的热量(称为汤姆孙热)。这一现象后叫汤姆孙效应。

  开尔文在电磁学理论和工程应用上研究成果卓著。1848年他发明了电像法,这
是计算一定形状导体电荷分布所产生的静电场问题的有效方法。他深人研究了莱顿
瓶的放电振荡特性,于1853年发表了《莱顿瓶的振荡放电》的论文,推算了振荡的
频率,为电磁振荡理论研究作出了开拓性的贡献。他曾用数学方法对电磁场的性质
作了有益的探讨,试图用数学公式把电力和磁力统一起来。1846年便成功地完成了
电力、磁力和电流的“力的活动影像法”,这已经是电磁场理论的雏形了(如果再
前进一步,就会深人到电磁波问题)。他曾在日记中写道:“假使我能把物体对于
电磁和电流有关的状态重新作一番更特殊的考察,我肯定会超出我现在所知道的范
围,不过那当然是以后的事了。”他的伟大之处,在于能把自己的全部研究成果,
毫无保留地介绍给了麦克斯韦,并鼓励麦克斯韦建立电磁现象的统一理论,为麦克
斯韦最后完成电磁场理论奠定了基础。

  他十分重视理论联系实际。1875年预言了城市将采用电力照明,1879年又提出
了远距离输电的可能性。他的这些设想以后都得以实现。1881年他对电动机进行了
改造,大大提高了电动机的实用价值。在电工仪器方面,他的主要贡献是建立电磁
量的精确单位标准和设计各种精密的测量仪器。他发明了镜式电流计(大大提高了
测量灵敏度)、双臂电桥、虹吸记录器(可自动记录电报信号)等等,大大促进了
电测量仪器的发展。根据他的建议,1861年英国科学协会设立了一个电学标准委员
会,为近代电学量的单位标准奠定了基础。在工程技术中,1855年他研究了电缆中
信号传播情况,解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。经过三次失
败,历经两年的多方研究与试验,终于在1858年协助装设了第一条大西洋海底电缆
,这是开尔文相当出名的一项工作。他善于把教学、科研、工业应用结合在一起,
在教学上注意培养学生的实际工作能力。在格拉斯哥大学他组建了英国第一个为学
生用的课外实验室。

  开尔文一生谦虚勤奋,意志坚强,不怕失败,百折不挠。在对待困难问题上他
讲:“我们都感到,对困难必须正视,不能回避;应当把它放在心里,希望能够解
决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到。”
他这种终生不懈地为科学事业奋斗的精神,永远为后人敬仰。1896年在格拉斯哥大
学庆祝他50周年教授生涯大会上,他说:“有两个字最能代表我50年内在科学研究
上的奋斗,就是‘失败’两字。”这足以说明他的谦虚品德。为了纪念他在科学上
的功绩,国际计量大会把热力学温标(即绝对温标)称为开尔文(开氏)温标,热
力学温度以开尔文为单位,是现在国际单位制中七个基本单位之一。
 




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