Histoire du thermomètre et Lord Kelvin

Lord Kelvin a inventé l'échelle Kelvin en 1848 utilisée sur thermomètres. L'échelle Kelvin mesure les extrêmes extrêmes du chaud et du froid. Kelvin a développé l'idée de la température absolue, ce qu'on appelle le "Deuxième loi de la thermodynamique", et a développé la théorie dynamique de la chaleur.

dans le 19ème siècle, les scientifiques recherchaient la température la plus basse possible. L'échelle Kelvin utilise les mêmes unités que l'échelle Celcius, mais elle commence à ZÉRO ABSOLU, les Température où tout, y compris l'air, gèle. Le zéro absolu est O K, qui est de - 273 ° C degrés Celsius.

Sir William Thomson, baron Kelvin de Largs, Lord Kelvin d'Ecosse (1824 - 1907) a étudié à Cambridge Université, était un rameur champion, et est devenu plus tard professeur de philosophie naturelle à l'Université de Glasgow. Parmi ses autres réalisations, citons la découverte en 1852 de «l'effet Joule-Thomson» des gaz et ses travaux sur la première transatlantique télégraphe

... La propriété caractéristique de l'échelle que je propose maintenant est que tous les degrés ont la même valeur; c'est-à-dire qu'une unité de chaleur descendant d'un corps A à la température T ° de cette échelle, vers un corps B à la température (T-1) °, donnerait le même effet mécanique, quel que soit le nombre T. Cela peut à juste titre être appelé une échelle absolue, car sa caractéristique est tout à fait indépendante des propriétés physiques de toute substance spécifique.

Pour comparer cette échelle avec celle du thermomètre à air, il faut connaître les valeurs (selon le principe d'estimation énoncé ci-dessus) des degrés du thermomètre à air. Maintenant, une expression, obtenue par Carnot de la considération de sa machine à vapeur idéale, nous permet de calculer ces valeurs lorsque la chaleur latente d'un volume donné et la pression de vapeur saturée à n'importe quelle température sont expérimentalement déterminé. La détermination de ces éléments est l'objet principal du grand travail de Regnault, déjà évoqué, mais, à l'heure actuelle, ses recherches ne sont pas terminées. Dans la première partie, qui à elle seule a été publiée jusqu'à présent, les chaleurs latentes d'un poids donné, et les pressions de vapeur saturée à toutes les températures comprises entre 0 ° et 230 ° (Cent. du thermomètre à air), ont été constatés; mais il faudrait en plus connaître les densités de vapeur saturée à différentes températures, pour nous permettre de déterminer la chaleur latente d'un volume donné à n'importe quelle température. M. Regnault annonce son intention de mener des recherches sur cet objet; mais tant que les résultats ne seront pas connus, nous n'avons aucun moyen de compléter les données nécessaires au présent problème, sauf en estimant la densité de vapeur saturée à n'importe quelle température (la pression correspondante connue par les recherches de Regnault déjà publiées) selon les lois approximatives de compressibilité et de dilatation (lois de Mariotte et Gay-Lussac, ou Boyle et Dalton). Dans les limites de la température naturelle dans les climats ordinaires, la densité de vapeur saturée est effectivement trouvé par Regnault (Études Hydrométriques dans les Annales de Chimie) pour vérifier de très près ces lois; et nous avons des raisons de croire, d'après les expériences faites par Gay-Lussac et d'autres, que jusqu'à la température de 100 ° il ne peut y avoir d'écart considérable; mais notre estimation de la densité de vapeur saturée, fondée sur ces lois, peut être très erronée à des températures aussi élevées à 230 °. Par conséquent, un calcul entièrement satisfaisant de l'échelle proposée ne peut être effectué qu'après obtention des données expérimentales supplémentaires; mais avec les données que nous possédons réellement, nous pouvons faire une comparaison approximative de la nouvelle échelle avec celle du thermomètre à air, qui au moins entre 0 ° et 100 ° sera assez satisfaisante.

Le travail de réalisation des calculs nécessaires pour effectuer une comparaison de l'échelle proposée avec celle du thermomètre à air, entre le limites de 0 ° et 230 ° de cette dernière, a été aimablement entreprise par M. William Steele, récemment du Glasgow College, maintenant du St. Peter's College, Cambridge. Ses résultats sous forme de tableaux ont été présentés à la Société, avec un diagramme, dans lequel la comparaison entre les deux échelles est représentée graphiquement. Dans le premier tableau, les quantités d'effet mécanique dues à la descente d'une unité de chaleur à travers les degrés successifs du thermomètre à air sont présentées. L'unité de chaleur retenue est la quantité nécessaire pour élever la température d'un kilogramme d'eau de 0 ° à 1 ° du thermomètre à air; et l'unité d'effet mécanique est un mètre-kilogramme; c'est-à-dire qu'un kilogramme a augmenté d'un mètre de haut.

Dans le deuxième tableau, les températures selon l'échelle proposée, qui correspondent aux différents degrés du thermomètre à air de 0 ° à 230 °, sont présentées. Les points arbitraires qui coïncident sur les deux échelles sont 0 ° et 100 °.

Si nous additionnons les cent premiers nombres donnés dans le premier tableau, nous trouvons 135,7 pour la quantité de travail due à une unité de chaleur descendant d'un corps A à 100 ° vers B à 0 °. Aujourd'hui, 79 unités de chaleur de ce type, selon le Dr Black (son résultat étant très légèrement corrigé par Regnault), feraient fondre un kilogramme de glace. Par conséquent, si la chaleur nécessaire pour faire fondre une livre de glace est maintenant prise comme unité, et si un mètre-livre est pris comme unité de effet mécanique, la quantité de travail à obtenir par la descente d'une unité de chaleur de 100 ° à 0 ° est de 79x135,7, soit 10 700 presque. C'est la même chose que 35 100 pieds-livres, ce qui est un peu plus que le travail d'un moteur d'une puissance d'un cheval (33 000 pieds-livres) en une minute; et par conséquent, si nous avions une machine à vapeur fonctionnant avec une économie parfaite à une puissance d'un cheval, la chaudière étant au température 100 °, et le condenseur maintenu à 0 ° par un apport constant de glace, plutôt moins qu'une livre de glace serait fondu dans une minute.