تاريخ ميزان الحرارة واللورد كلفن

اخترع اللورد كلفن مقياس كلفن في عام 1848 المستخدم في موازين الحرارة. يقيس مقياس كلفن أقصى درجات الحرارة والبرودة. طور كلفن فكرة درجة الحرارة المطلقة ، ما يسمى بـ "القانون الثاني للديناميكا الحرارية"، وطورت النظرية الديناميكية للحرارة.

في ال القرن ال 19كان العلماء يبحثون عن أدنى درجة حرارة ممكنة. يستخدم مقياس كلفن نفس وحدات مقياس سيلسيوس ، لكنه يبدأ في الصفر المطلق، ال درجة الحرارة حيث يتجمد كل شيء بما في ذلك الهواء. الصفر المطلق هو O K ، وهو - 273 درجة مئوية.

درس السير وليام طومسون ، بارون كلفن من Largs ، اللورد كلفن من اسكتلندا (1824 - 1907) في كامبريدج الجامعة ، كان بطلا تجديف ، وأصبح فيما بعد أستاذ الفلسفة الطبيعية في جامعة غلاسكو. ومن بين إنجازاته الأخرى اكتشاف 1852 لـ "تأثير جول طومسون" للغازات وعمله على أول عبر الأطلسي. التلغراف الكبل (الذي حصل على فارس له) ، واختراعه لجلفانومتر المرآة المستخدم في إشارات الكبل ، ومسجل السيفون ، ومنبع المد الميكانيكي ، وبوصلة السفينة المحسنة.

... الخاصية المميزة للمقياس الذي أقترحه الآن هو أن جميع الدرجات لها نفس القيمة ؛ أي أن وحدة الحرارة المنحدرة من الجسم A عند درجة الحرارة T ° من هذا المقياس ، إلى الجسم B عند درجة الحرارة (T-1) ° ، ستعطي نفس التأثير الميكانيكي ، مهما كان الرقم T. قد يُطلق على هذا حقًا مقياسًا مطلقًا لأن خصائصه مستقلة تمامًا عن الخصائص الفيزيائية لأي مادة معينة.

لمقارنة هذا المقياس بمقياس حرارة الهواء ، يجب معرفة القيم (وفقًا لمبدأ التقدير المذكور أعلاه) لدرجات مقياس حرارة الهواء. الآن تعبير ، حصل عليه كارنوت من اعتبار محركه البخاري المثالي ، يمكننا من حساب هذه قيم عندما تكون الحرارة الكامنة لحجم معين وضغط البخار المشبع في أي درجة حرارة تجريبياً تحدد. تحديد هذه العناصر هو الهدف الرئيسي لعمل ريجنولت العظيم ، المشار إليه بالفعل ، ولكن في الوقت الحاضر ، أبحاثه ليست كاملة. في الجزء الأول ، الذي تم نشره حتى الآن وحده ، تسخين الكامنة لوزن معين ، وضغوط البخار المشبع في جميع درجات الحرارة بين 0 درجة و 230 درجة مئوية. من مقياس حرارة الهواء) ، ولكن سيكون من الضروري بالإضافة إلى معرفة كثافة البخار المشبع عند درجات حرارة مختلفة ، لتمكيننا من تحديد الحرارة الكامنة لحجم معين عند أي درجة حرارة. م. يعلن Regnault عن نيته إجراء أبحاث لهذا الغرض ؛ ولكن حتى يتم الإعلان عن النتائج ، ليس لدينا طريقة لاستكمال البيانات اللازمة للمشكلة الحالية ، إلا عن طريق تقدير كثافة البخار المشبع في أي درجة حرارة ( الضغط المقابل الذي عرفته أبحاث Regnault المنشورة بالفعل) وفقًا للقوانين التقريبية لقابلية الانضغاط والتوسع (قوانين Mariotte و Gay-Lussac ، أو Boyle and دالتون). في حدود درجة الحرارة الطبيعية في المناخات العادية ، تكون كثافة البخار المشبع وجدت بالفعل من قبل Regnault (Études Hydrométriques في Annales de Chimie) للتحقق عن كثب من هذه القوانين ؛ ولدينا أسباب للاعتقاد من التجارب التي أجراها جاي لوساك وآخرون ، أنه حتى درجة الحرارة 100 درجة لا يمكن أن يكون هناك انحراف كبير ؛ لكن تقديرنا لكثافة البخار المشبع ، القائم على هذه القوانين ، قد يكون خاطئًا جدًا عند درجات الحرارة العالية هذه عند 230 درجة. وبالتالي ، لا يمكن إجراء حساب مرضٍ تمامًا للمقياس المقترح إلا بعد الحصول على البيانات التجريبية الإضافية ؛ ولكن مع البيانات التي نمتلكها بالفعل ، قد نجري مقارنة تقريبية للمقياس الجديد بمقياس الحرارة الجوي ، والذي سيكون على الأقل مقبولًا بين 0 ° و 100 °.

العمل في إجراء الحسابات اللازمة لإجراء مقارنة بين المقياس المقترح مع مقياس حرارة الهواء بين حدود 0 ° و 230 ° من الأخيرة ، تم التفضل بها من قبل السيد ويليام ستيل ، مؤخرًا من كلية جلاسكو ، الآن من كلية سانت بيتر ، كامبريدج. تم عرض نتائجه في أشكال مجدولة أمام الجمعية ، مع رسم تخطيطي ، حيث يتم تمثيل المقارنة بين المقياسين بيانياً. في الجدول الأول ، يتم عرض كميات التأثير الميكانيكي بسبب هبوط وحدة الحرارة من خلال الدرجات المتتالية لمقياس حرارة الهواء. وحدة الحرارة المعتمدة هي الكمية اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوغرام من الماء من 0 درجة إلى 1 درجة من مقياس حرارة الهواء ؛ ووحدة التأثير الميكانيكي هي كيلو متر ؛ أي ، رفع كيلوغرام ارتفاع متر.

في الجدول الثاني ، يتم عرض درجات الحرارة وفقًا للمقياس المقترح ، والتي تتوافق مع الدرجات المختلفة لمقياس حرارة الهواء من 0 درجة إلى 230 درجة. النقاط التعسفية التي تتطابق مع المقياسين هي 0 ° و 100 °.

إذا جمعنا أول مائة رقم معطاة في الجدول الأول ، نجد 135.7 لكمية العمل بسبب وحدة الحرارة المنحدرة من الجسم A عند 100 درجة إلى B عند 0 درجة. الآن 79 وحدة من هذه الحرارة ، وفقًا للدكتور بلاك (تم تصحيح نتيجته بشكل طفيف جدًا من قبل Regnault) ، ستذوب كيلوغرامًا من الجليد. ومن ثم إذا كانت الحرارة اللازمة لإذابة رطل من الجليد تُؤخذ الآن كوحدة ، وإذا تم أخذ رطل واحد كوحدة التأثير الميكانيكي ، مقدار العمل الذي يجب الحصول عليه من نزول وحدة حرارة من 100 درجة إلى 0 درجة هو 79x135.7 ، أو 10،700 تقريبا. هذا هو نفس 35100 رطل ، وهو أكثر بقليل من عمل محرك بقوة حصان واحد (33000 رطل) في دقيقة واحدة. وبالتالي ، إذا كان لدينا محرك بخاري يعمل باقتصاد مثالي في قوة حصان واحد ، فإن الغلاية تكون في درجة الحرارة 100 درجة ، ويتم الاحتفاظ بالمكثف عند 0 درجة من خلال توفير ثابت للجليد ، بدلاً من ذوبان أقل من رطل من الجليد في دقيقة.