熱力學溫度單位命名者———開爾文勛爵

熱力學溫度單位開爾文(K)是國際單位制（SI）基本單位之一。其他基本單位是米、千克、秒、安培、摩爾和坎德拉。

  開爾文的定義(K)：
  開爾文(K)是熱力學溫度單位,等于水的三相點熱力學溫度的(1/273.16)。上述定義以物理常量:水三相點熱力學溫度Tｔ ｒ為基礎，而Tｔ ｒ國際上已于1967年協(xié)議,精確地等于273.16K。(圖略)

  1K=1/273.16 Tｔ ｒ
  開爾文是用英國科學家開爾文的名字命名的。
  威廉·湯姆森（William·Thom?鄄son），后來的開爾文勛爵(Lord·Kelvin of Largs)，1824年6月26日生于英國北愛爾蘭貝爾法斯特。他的特殊天賦和理解力很早就表現(xiàn)出來了,以致他在10歲就被格拉斯哥大學注冊錄取。16歲他作為大學生來到劍橋，在劍橋他所有功課成績都很優(yōu)秀。湯姆森作為格拉斯哥大學物理學教授從1846年開始從事教學和科學研究。人們說，在他那兒，計劃1小時的課經(jīng)常持續(xù)3個小時。

  湯姆森的興趣一向在熱力學和電學方面。熱能的研究使他認識了一個可能的溫度，即溫度的絕對零度。他把這個-273.15℃的溫度點當作一個新的溫度和溫標（圖略）的出發(fā)點。他與一位英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦爾（James·Prescott·Joule 1818~1889）一起發(fā)現(xiàn)了用他們兩人名字命名的“焦爾-湯姆森效應”。它表明，理想氣體在沒有外界做功而膨脹時，使其冷卻到足夠低的溫度。發(fā)生冷卻是由于膨脹時必須通過內(nèi)部做功以克服氣體的分子力。＊1856年湯姆森認識到按照他的名字命名的熱電“湯姆森效應”，它包含，當一個電流通過，在一個均勻的電導體中存在一個溫度落差按照它的方向產(chǎn)生熱或取走熱。

  “湯姆森熱”和一個導電體的焦耳電流熱(它取決于導體的電阻和電流強度)是不能混淆的。另外湯姆森還認識到可以轉化為機械功的熱能。作為熱力學過程不可逆性的一個量，用熵的概念他與魯?shù)婪颉た藙谖鳛跛?Rudolf·Claustus1822~1888)同時創(chuàng)立了熱力學第二定律,亦即所有的熱力機只能把它從一種熱材料取走的熱能的一部分轉換成機械功。這個熱能的剩余部分又總是被散發(fā)給冷材料。

  在電學領域按照他的名字命名的開爾文電流天平屬于最重要的發(fā)明。它可以確定機械力和電流強度之間的關系。電流天平特別在測量電流和檢定電流計中得到應用。值得一提的是他還研制了靜電伏特計,它能夠相當精確的測量當時大約10kV的電壓。此外湯姆森改進了許多測量方法并且發(fā)明了無數(shù)其他的測量儀器，比如說精確測定很小電阻的測量電橋，它現(xiàn)在被稱作為湯姆森測量電橋。湯姆森通過參與實現(xiàn)大不列顛和美國之間海底電纜連接名揚國外。他是這個項目的發(fā)起人之一，并計算了電纜。經(jīng)海底電纜的第一次通話是1858年8月17日通過北大西洋從大不列顛通往美國。無可置疑，這項海底電纜的連接是19世紀最大的技術貢獻。遺憾的是,因為出現(xiàn)了故障,用這個電纜向大西洋另一方大約只通了700次話。跨越大西洋持續(xù)的通信直到1866年初才在兩洲之間建起,這項工作湯姆森同樣參與并起了決定性的作用。

  威廉·湯姆森1882年被授予稱號后被尊稱為拉格斯的開爾文勛爵。1907年12月17日死于蘇格蘭拉格斯附近的內(nèi)斯霍爾(Netherhall)，享年84歲。他的成就得到了承認，他是19世紀杰出的和受人尊敬的自然科學家。他把最后的長眠之處選在伊薩克·牛頓爵士(1643-1727)旁邊的威斯敏斯特爾教堂。

  ＊焦爾-湯姆森效應：氣體經(jīng)歷焦爾-湯姆森膨脹時溫度隨壓強的變化。
  焦爾-湯姆森膨脹：流體通過多孔塞或部分開放的活門從高壓到低壓的不可逆絕熱膨脹。（譯者注）
  譯自《PTB-Mitteilungen》2001年No.2