Storia del termometro

Lord Kelvin inventò la scala Kelvin nel 1848 usata sui termometri. La scala Kelvin misura gli estremi estremi di caldo e freddo. Kelvin sviluppò l'idea della temperatura assoluta, quella che viene chiamata la "Seconda Legge della Termodinamica", e sviluppò la teoria dinamica del calore.

Nel diciannovesimo secolo, gli scienziati stavano studiando quale fosse la temperatura più bassa possibile. La scala Kelvin utilizza le stesse unità della scala Celcius, ma inizia con ABSOLUTE ZERO, la temperatura alla quale tutto, compresa l'aria, si congela solido. Lo zero assoluto è O K, che è - 273 ° C gradi Celsius.

Lord Kelvin - Biografia

Sir William Thomson, barone Kelvin di Largs, Lord Kelvin di Scozia (1824 - 1907) studiò all'Università di Cambridge, fu un campione di vogatore e in seguito divenne professore di filosofia naturale all'Università di Glasgow. Tra gli altri suoi successi vi fu la scoperta del 1852 dell'effetto "Joule-Thomson Effect" dei gas e il suo lavoro sul primo cavo telegrafico transatlantico (per il quale fu nominato cavaliere), e la sua invenzione del galvanometro a specchio usato nella segnalazione dei cavi, il registratore a sifone , il predittore meccanico di marea, una bussola della nave migliorata.

Estratti da: Rivista filosofica ottobre 1848 Cambridge University Press, 1882

... La proprietà caratteristica della scala che ora propongo è che tutti i gradi abbiano lo stesso valore; cioè che un'unità di calore che discende da un corpo A alla temperatura T ° di questa scala, ad un corpo B alla temperatura (T-1) °, darebbe lo stesso effetto meccanico, qualunque sia il numero T. Questo può essere giustamente definito una scala assoluta poiché la sua caratteristica è abbastanza indipendente dalle proprietà fisiche di qualsiasi sostanza specifica.

Per confrontare questa scala con quella del termometro ad aria, i valori (secondo il principio di stima sopra indicato) dei gradi del termometro ad aria devono essere noti. Ora un'espressione, ottenuta da Carnot dalla considerazione del suo motore a vapore ideale, ci consente di calcolare questi valori quando il calore latente di un determinato volume e la pressione del vapore saturo a qualsiasi temperatura sono determinati sperimentalmente. La determinazione di questi elementi è l'oggetto principale della grande opera di Regnault, già citata, ma al momento le sue ricerche non sono complete. Nella prima parte, che è stata ancora pubblicata, sono stati accertati i riscaldamenti latenti di un dato peso e le pressioni del vapore saturo a tutte le temperature comprese tra 0 ° e 230 ° (Cent. Del termometro ad aria); ma sarebbe necessario inoltre conoscere le densità del vapore saturo a diverse temperature, per consentirci di determinare il calore latente di un determinato volume a qualsiasi temperatura. M. Regnault annuncia la sua intenzione di avviare ricerche per questo oggetto; ma fino a quando i risultati non saranno resi noti, non abbiamo modo di completare i dati necessari per il presente problema, se non stimando la densità del vapore saturo a qualsiasi temperatura (la pressione corrispondente essendo nota dalle ricerche di Regnault già pubblicate) secondo le leggi approssimative di compressibilità ed espansione (le leggi di Mariotte e Gay-Lussac, o Boyle e Dalton). Nei limiti della temperatura naturale nei climi ordinari, la densità del vapore saturo viene effettivamente trovata da Regnault (Études Hydrométriques negli Annales de Chimie) per verificare da vicino queste leggi; e abbiamo ragioni per credere dagli esperimenti condotti da Gay-Lussac e altri, che fino a una temperatura di 100 ° non ci possono essere deviazioni significative; ma la nostra stima della densità del vapore saturo, fondata su queste leggi, può essere molto errata a temperature così elevate a 230 °. Quindi un calcolo completamente soddisfacente della scala proposta non può essere effettuato fino a quando non saranno stati ottenuti i dati sperimentali aggiuntivi; ma con i dati che effettivamente possediamo, possiamo fare un confronto approssimativo della nuova scala con quella del termometro ad aria, che almeno tra 0 ° e 100 ° sarà tollerabilmente soddisfacente.

Il lavoro di eseguire i calcoli necessari per effettuare un confronto della scala proposta con quella del termometro ad aria, tra i limiti di 0 ° e 230 ° di quest'ultimo, è stato gentilmente intrapreso dal signor William Steele, recentemente al Glasgow College , ora del St. Peter's College, Cambridge. I suoi risultati in forme tabulate sono stati presentati alla Società, con un diagramma, in cui il confronto tra le due scale è rappresentato graficamente. Nella prima tabella sono mostrate le quantità di effetto meccanico dovute alla discesa di un'unità di calore attraverso i gradi successivi del termometro ad aria. L'unità di calore adottata è la quantità necessaria per elevare la temperatura di un chilogrammo di acqua da 0 ° a 1 ° del termometro ad aria; e l'unità dell'effetto meccanico è un metro-chilogrammo; cioè un chilogrammo sollevato di un metro di altezza.

Nella seconda tabella, sono esposte le temperature secondo la scala proposta, che corrispondono ai diversi gradi del termometro dell'aria da 0 ° a 230 °. I punti arbitrari che coincidono sulle due scale sono 0 ° e 100 °.

Se sommiamo i primi cento numeri indicati nella prima tabella, troviamo 135,7 per la quantità di lavoro dovuta a un'unità di calore che scende da un corpo A a 100 ° a B a 0 °. Ora 79 unità di calore del genere, secondo il dottor Black (il suo risultato sarebbe stato leggermente corretto da Regnault), avrebbe sciolto un chilo di ghiaccio. Quindi se il calore necessario per sciogliere una libbra di ghiaccio ora fosse preso come unità, e se un metro-libbra fosse preso come unità di effetto meccanico, la quantità di lavoro da ottenere dalla discesa di un'unità di calore da 100 ° a 0 ° è 79x135,7, o circa 10.700. Questo è lo stesso di 35.100 piedi-libbre, che è un po 'più del lavoro di un motore a potenza di cavallo (33.000 piedi) in un minuto; e di conseguenza, se avessimo un motore a vapore funzionante con una perfetta economia a potenza di un cavallo, la caldaia fosse alla temperatura di 100 ° e il condensatore mantenuto a 0 ° da una costante fornitura di ghiaccio, piuttosto inferiore a una libbra di il ghiaccio si scioglierebbe tra un minuto.