תולדות המדחום ולורד קלווין

לורד קלווין המציא את סולם קלווין בשנת 1848 בו נעשה שימוש מדי חום. סולם קלווין מודד את הקצוות האולטימטיביים של חם וקור. קלווין פיתח את הרעיון של טמפרטורה מוחלטת, מה שנקרא "החוק השני של התרמודינמיקה", ופיתח את התיאוריה הדינמית של החום.

בתוך ה המאה ה 19מדענים חקרו את הטמפרטורה הנמוכה ביותר האפשרית. סולם קלווין משתמש באותן יחידות כמו סולם הסלציוס, אך הוא מתחיל בשעה אפס מוחלט, ה טמפרטורה שבו הכל כולל אוויר קופא מוצק. אפס מוחלט הוא O K, שהוא - 273 מעלות צלזיוס.

סר וויליאם תומסון, הברון קלווין מלרגס, לורד קלווין מסקוטלנד (1824 - 1907) למד בקיימברידג ' האוניברסיטה, הייתה חותרת אלופה, ובהמשך הפכה לפרופסור לפילוסופיה טבעית באוניברסיטת גלזגו. בין הישגיו האחרים היה גילוי 1852 של "אפקט ג'ול-תומסון" של גזים ועבודותיו על הטרנס אטלנטיקה הראשונה טלגרף כבל (שעבורו נזרע לאביר), והמצאתו את גלווני המראה המשמשים באיתות כבלים, מקליט הסיפון, חיזוי הגאות המכנית, מצפן ספינה משופר.

... המאפיין האופייני לסקאלה שאני מציע עכשיו הוא שלכל התארים יש אותו ערך; כלומר, שיחידת חום היורדת מגוף A בטמפרטורה T ° בסולם זה, לגוף B בטמפרטורה (T-1) °, תביא לאותה השפעה מכנית, תהיה המספר T אשר יהיה. אפשר לכנות זאת בצדק סולם מוחלט שכן מאפיינה אינו תלוי בתכונות הפיזיקליות של כל חומר ספציפי.

כדי להשוות סולם זה לזה של מדחום האוויר, יש לדעת את הערכים (לפי עקרון האומדן שצוין לעיל) של מעלות מדחום האוויר. כעת ביטוי, שהושג על ידי קרנו מהתחשבות במנוע הקיטור האידיאלי שלו, מאפשר לנו לחשב את אלה ערכים כאשר החום הנטוי של נפח נתון ולחץ אדי רווי בכל טמפרטורה כלשהי הם בניסוי נחוש בדעתו. קביעת המרכיבים הללו היא המטרה העיקרית של עבודתה הגדולה של רגנו, שכבר הוזכרו בה, אך נכון לעכשיו מחקריו אינם שלמים. בחלק הראשון, שפורסם לבדו עד כה, מתחמם החום הסמוי במשקל נתון, ולחצי האדים הרוויים בכל הטמפרטורות שבין 0 ° ל- 230 ° (Cent. של מדחום האוויר), הובררו; אך יהיה צורך בנוסף לדעת את צפיפות האדים הרוויים בטמפרטורות שונות, כדי לאפשר לנו לקבוע את החום הסמוי של נפח נתון בכל טמפרטורה. M. רגנו מודיעה על כוונתו להקים מחקרים למטרה זו; אך עד שהתוצאות יתבררו, אין לנו דרך להשלים את הנתונים הדרושים לבעיה הנוכחית, אלא על ידי הערכת צפיפות אדים רוויים בכל טמפרטורה ( לחץ המקביל נודע על ידי מחקרי רגנו שכבר פורסמו) על פי החוקים המשוערים של דחיסה והרחבה (חוקי מריוטה וגיי-לוסץ ', או בויל ו- דלטון). בגבולות הטמפרטורה הטבעית באקלים רגיל, צפיפות האדים הרוויים היא נמצא למעשה על ידי רגנו (אטודס הידרומטריקים באנאלס דה צ'ימי) כדי לאמת מקרוב את אלה חוקים; ויש לנו סיבות להאמין מניסויים שנערכו על ידי גיי-לוסאק ואחרים, כי עד לגובה הטמפרטורה של 100 ° לא יכולה להיות שום סטייה ניכרת; אך הערכתנו לגבי צפיפות אדים רוויים, המבוססת על חוקים אלה, עשויה להיות שגויה מאוד בטמפרטורות כה גבוהות בטמפרטורה של 230 מעלות. מכאן שלא ניתן לבצע חישוב משביע רצון לחלוטין של הסולם המוצע אלא לאחר שתושג נתוני הניסוי הנוספים; אך עם הנתונים שברשותנו בפועל, אנו עשויים לבצע השוואה משוערת של הסקאלה החדשה לזו של מדחום האוויר, שלפחות בין 0 ° ל- 100 ° יהיה משביע רצון.

עמל ביצוע החישובים הנדרשים לביצוע השוואה של הסולם המוצע לזה של מדחום האוויר, בין גבולות של 0 ° ו- 230 ° מהאחרון, נערך בחביבות על ידי מר ויליאם סטיל, לאחרונה ממכללת גלזגו, כיום ממכללת סנט פיטר, קיימברידג '. התוצאות שלו בטפסים שנמצאו בטבלה הונחו בפני החברה, באמצעות תרשים, בו ההשוואה בין שני הכף מיוצגת באופן גרפי. בטבלה הראשונה מוצגים כמויות ההשפעה המכנית עקב ירידת יחידת חום דרך הדרגות הרצופות של מדחום האוויר. יחידת החום המאומצת היא הכמות הנחוצה להעלאת הטמפרטורה של קילוגרם מים מ- 0 ° ל- 1 ° של מדחום האוויר; ויחידת ההשפעה המכנית היא מטר קילוגרם; כלומר קילוגרם שגובהו מטר.

בטבלה השנייה מוצגות הטמפרטורות לפי הסולם המוצע, התואמות את התארים השונים של מדחום האוויר מ- 0 ° ל- 230 °. הנקודות השרירותיות אשר חופפות זו לזו הן 0 ° ו- 100 °.

אם נוסיף יחד את מאה המספרים הראשונים שניתנו בטבלה הראשונה, אנו מוצאים 135.7 לכמות העבודה הנובעת מיחידת חום היורדת מגוף A ב 100 ל- B ב 0 °. כעת 79 יחידות חום כאלה היו, לפי ד"ר בלאק (התוצאה שלו מתוקנת מעט מאוד על ידי רגנו), להמיס קילוגרם של קרח. מכאן שאם החום הדרוש להמסת קילוגרם קרח ייקח כעת כאחדות, ואם קילוגרם מטר ייקח כיחידה של השפעה מכנית, כמות העבודה שתושג בירידה של יחידת חום מ- 100 ° ל- 0 ° היא 79x135.7, או 10,700 כמעט. זה כמו 35,100 קילוגרמים, שזה קצת יותר מעבודה של מנוע בעל סוס אחד (33,000 קילוגרמים) בדקה; וכתוצאה מכך, אם היה לנו מנוע קיטור העובד עם כלכלה מושלמת בהספק של סוס אחד, הדוד נמצא ליד הטמפרטורה 100 °, והקבל נשמר על 0 ° על ידי אספקה ​​קבועה של קרח, במקום פחות ממיליון קילו קרח יימס דקה.