تويت
وليم طومسون، لورد كلفن .. الديناميكا الحرارية - حرارة المادة - من ١٨٤٨ إلى ١٩١٤
وليم طومسون، لورد كلفن
بالرغم من أن كلفن بدأ حياته باسم وليم طومسون، إلا أنه معروف أكثر باسم كلفن. وحتى منتصف الخمسينيات من القرن التاسع عشر كان مازال اسمه وليم طومسون الذي ولد وتربى داخل المجتمع العلمي. كان والده أستاذا للهندسة ومؤلفا لمجموعة كتب في التفاضل والتكامل، وقد علَّم كلفن بنفسه منزليا . علم كلفن وهو في باريس بتحليل جول للآلات الحرارية لذلك كان مستعدا لتقدير قيمة أفكار جول عندما سمع بها . كان مهتما بالقياسات الحرارية، لكنه ركز جهوده على الأجهزة. كان يعلم يقينا أن الترمومترات الزجاجية المحتوية على سوائل لها استجابات مختلفة وغير خطية. لذلك لم تكن هذه الترمومترات قياسية للعلم الذي بدأ يبزغ علم الحرارة. كانت هناك حاجة إلى تصميم مقياس لدرجة الحرارة يعتمد على قانون طبيعي وليس تمدد أحد السوائل، وقد وجد كلفن ضالته.
لاحظ كلفن انتظاما باهرا في سلوك الكميات الثابتة من الغازات المختلفة.
فإذا رسمنا الضغط مع درجة حرارة الغازات المختلفة ومدت الخطوط على استقامتها حتى ضغط = صفر ، فإن الخطوط كلها تتجمع عند درجة حرارة 15 273 س . اقترح كلفن اعتبار تلك الدرجة الصفر المطلق لدرجة الحرارة بحيث تصبح كل درجات الحرارة موجبة بالنسبة لهذا الصفر. كان ذلك تنقيحا مهما كان الوضع في أثناء حسابات خواص الغازات، كان يتطلب الأمر أحيانًا القسمة على درجة حرارة، ثم النتائج بلا معنى إذا كانت درجة الحرارة صفرا أو سالبة. عمل كلفن بعد ذلك على جعله متزايدًا في درجة حرارة تقابل كمية ثلث من الشغل المبذول في أثناء تمدد ما أسماه بـ «الغاز المثالي»: نموذج خيالي من الغاز الذي لا يمارس جسيماته تجاذبًا أو تنافرًا فيما يشمل، ولا تشغل الجسيمات نفسها أي حجم، وهو السلوك الذي يصبح منه الفلز حقيقيًا تحت الضغوط المنخفضة، وعلى أساس سلوك هذا الغاز المثالي فإن شوارب الفرد يصبح لا يتغير مع تغير درجة الحرارة، وقد وجد أن ترمومتر الغاز الحقيقي يمكن أن يجعل الجسم يقيس السلوك المثالي بشكل غير صحيح بدرجاته التي سميت «كلفن» على شرف كلفن نفسه، والتي أصبحت مستخدمة الآن.
قام كلفن بمساهمة مهمة أخرى في هذا المجال المصطلح ديناميكا حرارية، وقد استخدم هذا المصطلح لوصف الآلات الحرارية، لكن الكلمة تطورت في النهاية لتصف كل الدراسات المتعلقة بتحولات الطاقة بما فيها الحرارة والشغل .
وليم طومسون، لورد كلفن
بالرغم من أن كلفن بدأ حياته باسم وليم طومسون، إلا أنه معروف أكثر باسم كلفن. وحتى منتصف الخمسينيات من القرن التاسع عشر كان مازال اسمه وليم طومسون الذي ولد وتربى داخل المجتمع العلمي. كان والده أستاذا للهندسة ومؤلفا لمجموعة كتب في التفاضل والتكامل، وقد علَّم كلفن بنفسه منزليا . علم كلفن وهو في باريس بتحليل جول للآلات الحرارية لذلك كان مستعدا لتقدير قيمة أفكار جول عندما سمع بها . كان مهتما بالقياسات الحرارية، لكنه ركز جهوده على الأجهزة. كان يعلم يقينا أن الترمومترات الزجاجية المحتوية على سوائل لها استجابات مختلفة وغير خطية. لذلك لم تكن هذه الترمومترات قياسية للعلم الذي بدأ يبزغ علم الحرارة. كانت هناك حاجة إلى تصميم مقياس لدرجة الحرارة يعتمد على قانون طبيعي وليس تمدد أحد السوائل، وقد وجد كلفن ضالته.
لاحظ كلفن انتظاما باهرا في سلوك الكميات الثابتة من الغازات المختلفة.
فإذا رسمنا الضغط مع درجة حرارة الغازات المختلفة ومدت الخطوط على استقامتها حتى ضغط = صفر ، فإن الخطوط كلها تتجمع عند درجة حرارة 15 273 س . اقترح كلفن اعتبار تلك الدرجة الصفر المطلق لدرجة الحرارة بحيث تصبح كل درجات الحرارة موجبة بالنسبة لهذا الصفر. كان ذلك تنقيحا مهما كان الوضع في أثناء حسابات خواص الغازات، كان يتطلب الأمر أحيانًا القسمة على درجة حرارة، ثم النتائج بلا معنى إذا كانت درجة الحرارة صفرا أو سالبة. عمل كلفن بعد ذلك على جعله متزايدًا في درجة حرارة تقابل كمية ثلث من الشغل المبذول في أثناء تمدد ما أسماه بـ «الغاز المثالي»: نموذج خيالي من الغاز الذي لا يمارس جسيماته تجاذبًا أو تنافرًا فيما يشمل، ولا تشغل الجسيمات نفسها أي حجم، وهو السلوك الذي يصبح منه الفلز حقيقيًا تحت الضغوط المنخفضة، وعلى أساس سلوك هذا الغاز المثالي فإن شوارب الفرد يصبح لا يتغير مع تغير درجة الحرارة، وقد وجد أن ترمومتر الغاز الحقيقي يمكن أن يجعل الجسم يقيس السلوك المثالي بشكل غير صحيح بدرجاته التي سميت «كلفن» على شرف كلفن نفسه، والتي أصبحت مستخدمة الآن.
قام كلفن بمساهمة مهمة أخرى في هذا المجال المصطلح ديناميكا حرارية، وقد استخدم هذا المصطلح لوصف الآلات الحرارية، لكن الكلمة تطورت في النهاية لتصف كل الدراسات المتعلقة بتحولات الطاقة بما فيها الحرارة والشغل .
تعليق