Lord Kelvin of William Thompson was een beroemde natuurkundige, wiskundige en ingenieur, die vooral bekend is geworden door zijn werk in de wiskundige analyse van elektriciteit. Geboren door een vader van een wiskundige in de 19e eeuw, kreeg hij vanaf zijn vroege jeugd les in geavanceerde wiskunde en werd hij een volleerd wiskundige terwijl hij nog op school zat. Hij studeerde wetenschap en wiskunde aan de ‘University of Cambridge’. Op 22-jarige leeftijd trad hij toe tot de ‘Universiteit van Glasgow’ als hoogleraar natuurlijke filosofie, een tak van academici die we nu kennen als natuurkunde. Ondanks uitnodigingen van meer gerenommeerde universiteiten, bleef Kelvin 50 jaar in Glasgow. Tijdens zijn lange wetenschappelijke carrière schreef hij 600 artikelen. Hij speelde een belangrijke rol bij het formuleren van de tweede wet van de thermodynamica. De basiseenheid van de absolute temperatuurschaal Kelvin ‘K’ is naar hem vernoemd. Naast een diepgaande invloed op de wetenschappelijke gedachte van die tijd, staat hij ook bekend om zijn bijdragen aan het leggen van de transatlantische telegraafkabel.
Kindertijd en vroege leven
Lord Kelvin werd geboren als William Thompson op 26 juni 1824 in Belfast, Ierland. Zijn vader James Thompson was een bekende ingenieur en wiskundige aan de Royal Belfast Academical Institution. De naam van zijn moeder was Margaret Gardner.
Hij werd als vierde geboren onder de zes overlevende kinderen van zijn ouders. Hij groeide op met oudere zussen, Elizabeth King en Anna Bottomley; en oudere broer, James A. Thomson. Hij had ook jongere broers, John en Robert, en een jongere zus genaamd Margaret Marshall.
In 1830, toen Kelvin zes jaar oud was, stierf zijn moeder. Daarna werden de kinderen door hun vader opgevoed in een strikte Presbyteriaanse traditie. Al snel ontwikkelden de vader en de zoon een hechte relatie.
Kelvin begon zijn formele opleiding aan de Royal Belfast Academical Institution. Thuis kregen hij en zijn oudere broer James les van hun vader, die hen de meest recente wiskundeprincipes leerde die nog niet in het Britse curriculum waren opgenomen.
In 1832 werd James Thompson benoemd tot hoogleraar wiskunde aan de Glasgow University en verhuisde naar Glasgow. In oktober 1833 verhuisden de kinderen daar ook; en William en James gingen naar een school onder de universiteit van Glasgow en studeerden daar de komende zes jaar.
Kelvin was even geïnteresseerd in klassiekers en verdiende een prijs voor het vertalen van ‘Lucian of Samosata's Dialogues of the Gods’ van Latijn naar Engels op 12-jarige leeftijd. In 1838 begon hij op 14-jarige leeftijd met het studeren van wiskunde op universitair niveau.
Hij studeerde astronomie en scheikunde tussen 1838 en 1839 en won een gouden medaille van de Universiteit van Glasgow voor zijn werk 'Essay on the Figure of the Earth'. Gedurende deze tijd volgde hij een cursus natuurkunde, toen bekend als natuurlijke filosofie, om warmte, elektriciteit en magnetisme te bestuderen.
Tegen het einde van 1840 kwam Kelvin de ‘The Analytical Theory of Heat’ van Jean-Baptiste Joseph Fourier tegen in de universiteitsbibliotheek. Binnen twee weken beheerste hij het werk, dat betrekking had op de toepassing van abstracte wiskunde op warmtestroming. Tegen die tijd had hij ook Laplace's ‘Mécanique céleste’ gelezen.
In 1841 raakte Kelvin grondig bekend met de verschijnselen warmte, elektriciteit en magnetisme. Gelijktijdig met het formele onderwijs werden hij en zijn broer ook blootgesteld aan de kosmopolitische sfeer. Ze werden medio 1839 naar Londen gestuurd, en medio 1840 naar Duitsland en Nederland. Ze reisden ook naar Parijs, waar ze Frans leerden.
In 1841 ging Kelvin Peterhouse, Cambridge binnen, waar hij wetenschap bleef studeren en in datzelfde jaar zijn eerste paper publiceerde onder het pseudoniem P.Q.R. De krant, getiteld 'Fourier's uitbreidingen van functies in trigonometrische reeksen', verdedigde de wiskundige theorieën van Fourier tegen kritiek van veel Britse wiskundigen.
In 1842 publiceerde hij tijdens zijn studie voor de wiskundige Tripos-examens een belangrijk artikel over hetzelfde onderwerp. Het was getiteld 'Over de uniforme beweging van warmte en de verbinding met de wiskundige theorie van elektriciteit'.
Gelijktijdig met het studeren van wetenschap, vooral elektriciteit, had Kelvin een grote interesse in de klassiekers en literatuur. Hij speelde ook de cornet en was even actief in sport, vooral roeien, en won de Colquhoun Silver Sculls voor eenpersoonsboten in 1843.
In 1845 nam hij het laatste deel van de wiskundige Tripos-examens. Hij behaalde zijn BA-graad als Second Wrangler en eerste Smith-prijswinnaar in hetzelfde jaar. In juni werd hij verkozen tot fellow van Peterhouse.
Na zijn afstuderen verhuisde Kelvin met zijn fellowship naar Parijs en werkte enige tijd in het fysieke laboratorium van Henri-Victor Regnault. Hier ontmoette hij en ontmoette hij beroemde wetenschappers zoals Jean-Baptiste Biot, Augustin-Louis Cauchy, Joseph Liouville en Charles-François Sturm.
Op verzoek van Liouville begon hij al snel te werken aan het idee van Faraday dat elektrische inductie plaatsvindt via een tussenliggend medium, niet door 'actie op afstand', wat de eerste wiskundige ontwikkeling opleverde. Hij bedacht ook de wiskundige techniek van elektrische beelden, die worden gebruikt om elektrostatische problemen op te lossen.
Wetenschappelijke carrière
In 1846 begon de 22-jarige Lord Kelvin zijn carrière aan de ‘University of Glasgow’ als hoogleraar natuurlijke filosofie. Hij werd unaniem verkozen tot de prestigieuze voorzitter, die dat jaar vacant was geworden. Al snel werd hij in de academische kring bekend als opkomend wetenschapper.
In 1847 begon hij te werken met George Gabriel Stokes, bekend van de wetenschap van hydrodynamica. De samenwerking duurde 50 jaar en ze wisselden vaak brieven uit over belangrijke wetenschappelijke theorieën.
Kelvin woonde de jaarlijkse bijeenkomst van de British Association for the Advancement of Science bij, waar hij James Prescott Joule hoorde argumenteren tegen de calorie-theorie van warmte en de theorie van de warmtemotor en in plaats daarvan de nadruk legde op de onderlinge convertibiliteit van warmte en beweging.
Hoewel Kelvin zijn ideeën intrigerend vond, stond hij er sceptisch tegenover. Al snel begon hij de Carnot-Clapeyron-theorie te bestuderen, wat ertoe leidde dat hij in 1848 een absolute temperatuurschaal voorstelde.
In maart 1851 kon hij de theorie van Joule bevestigen en publiceerde hij een belangrijk verdrag getiteld ‘On the Dynamical Theory of Heat’. Het bevatte ook zijn versie van de tweede wet van de thermodynamica, waarmee hij een belangrijke stap zette in de richting van zijn huisdierenproject, de eenmaking van wetenschappelijke theorieën.
Na de publicatie van ‘On the Dynamical Theory of Heat’ begon Joule te corresponderen met Kelvin; wat het begin was van een vruchtbare samenwerking tussen de twee, die duurde van 1852 tot 1856. Joule voerde experimenten uit en Kelvin analyseerde ze, wat vaak suggereerde dat er nog meer experimenten waren.
In 1852, tijdens het werken met Joules, merkte Kelvin op dat de temperatuur van gas afneemt wanneer het uitzet in een vacuüm. Later werd het fenomeen bekend als ‘Joule-Thompson-effect’ of ‘Kelvin-Joules-effect’. Hun samenwerkingen hebben ertoe bijgedragen dat Joule's werken en theorieën werden geaccepteerd.
Als ingenieur
Stokes schreef op 16 oktober 1854 een brief aan Lord Kelvin, waarin hij zijn mening vroeg over de experimenten van Michael Faraday met de voorgestelde transatlantische telegraafkabel. Kelvin publiceerde zijn berekeningen over het project in 1855, wat aantoonde dat het project economisch levensvatbaar was.
In een analyse in 1855 benadrukte hij het belang van het kabelontwerp, waarbij hij zei dat de snelheid van het signaal door een bepaalde kabel omgekeerd evenredig was met het kwadraat van zijn lengte. In 1856 werd het idee betwist door de elektricien van de Atlantic Telegraph Company, Wildman Whitehouse
Na de aanval van Whitehouse legde Kelvin zijn idee uit in een artikel in het populaire tijdschrift Athenaeum. Het trok de aandacht van de autoriteiten; en in december 1856 werd hij gekozen in de raad van bestuur van de Atlantic Telegraph Company. Ondertussen zette hij zijn onderwijs- en onderzoeksactiviteiten voort.
In 1856 begon hij met zijn werk aan elektriciteit en magnetisme, wat later James Clark Maxwell ertoe zou brengen zijn theorie van elektromagnetisme te ontwikkelen. Enige tijd nu introduceerde Kelvin ook laboratoriumwerk in opleidingen. Hij was echter geen erg succesvolle docent, omdat hij vaak sprak over onderwerpen die zijn studenten nauwelijks begrepen.
Kelvin nam in augustus 1857 enige tijd vrij van zijn onderwijscarrière en vertrok als adviseur op het kabellegschip HMS Agamemnon. Helaas eindigde de reis om technische redenen na 380 mijl. Later publiceerde hij een paper over de spanningen in het leggen van onderzeese kabels.
In 1858 sloot hij zich weer aan bij de kabelleggingsexpeditie aan boord van de HMS Agamemnon. Tegen die tijd had hij een compleet systeem ontwikkeld voor het bedienen van een onderzeese telegraaf, met behulp van de spiegelgalvanometer en de sifonrecorder. Omdat Whiteman echter weigerde toestemming te geven, kon Kelvin het systeem niet gebruiken.
In juni 1858 moest HMS Agamemnon terugkeren na een rampzalige storm. Toen het bestuur besloot het project op te geven, spoorden Kelvin, Cyrus West Field en Curtis M. Lampson hen aan om door te gaan.
De derde expeditie, geleid door Whitehouse, kreeg een ramp en hij werd van zijn post verwijderd. De catastrofe stelde Kelvin echter in staat om wat technische vaardigheden te verwerven en een talent voor het oplossen van praktische problemen. Hij begon nu het probleemoplossende team van voren te leiden.
De vierde kabelleggingsexpeditie, geleid door Kelvin, begon in juli 1865. Helaas moest deze worden stopgezet na het leggen van 1.200 mijl aan kabels. Uiteindelijk slaagden ze er in 1866 in niet alleen in twee weken nieuwe kabels te leggen, maar ook de kabel van het voorgaande jaar te herstellen en af te werken.
Bij zijn terugkeer van de expeditie ging Kelvin partnerschappen aan met twee verschillende bedrijven, C.F. Varley en Fleming Jenkin. Terwijl hij voor de laatste werkte, bedacht hij een automatische afzender, een soort telegraafsleutel, die berichten via een kabel kon verzenden.
Tegelijkertijd met het leggen van onderzeese communicatiekabels, bleef hij zijn academische interesses nastreven. Hij werkte van 1855 tot 1867 samen met Peter Guthrie Tait aan een leerboek, waarmee hij de studie van de mechanica oprichtte. Later werkte hij ook aan de vortex-theorie van atomen en aanverwante onderwerpen.
In de jaren 1880 werkte Kelvin aan het perfectioneren van het verstelbare kompas. Hij vond ook een getijdenmachine en dieptemeetapparatuur uit. Hij heeft 70 patenten ingediend in zijn carrière.
In de jaren 1890 was hij het hoofd van een internationale commissie die het ontwerp van de Niagara Falls-elektriciteitscentrale besliste.
Grote werken
Lord Kelvin wordt het best herinnerd voor zijn werk in de wiskundige analyse van elektriciteit en magnetisme. Hij speelde ook een belangrijke rol bij het formuleren van de eerste en tweede wetten van de thermodynamica.
De Kelvin ‘K’, de basiseenheid van de absolute temperatuurschaal, is naar hem vernoemd omdat hij de eerste was die een "absolute thermometrische schaal" voorstelde.
Zijn andere werken omvatten de dynamische theorie van warmte, de geofysische bepaling van het tijdperk van de aarde en andere fundamentele werken in de hydrodynamica.
Buiten de wetenschappelijke cirkel staat Kelvin bekend om zijn bijdrage aan het leggen van transatlantische telegraafkabels. Naast het werken met de Atlantic Telegraph Company, hielp hij bij het leggen van de Franse Atlantische onderzeese communicatiekabel in 1869, de Westerse, Braziliaanse en Platino-Braziliaanse kabel in 1873.
Awards en prestaties
Lord Kelvin werd op 10 november 1866 geridderd door koningin Victoria. Later in 1892 ontving hij adelstand en werd hij 1st Baron Kelvin van Largs. In 1902 werd hij door koning Edward VII aangesteld als raadsman en lid van de Order of Merit.
In 1851 werd hij gekozen tot lid van de Royal Society, waar hij de Royal Medal van de Society ontving in 1856 en de Copley Medal in 1883. Hij was ook president van 1890 tot 1895. Daarnaast ontving hij tal van andere prijzen en onderscheidingen.
Kelvin was lid van de Royal Society of Edinburgh en was eerst voorzitter van 1873 tot 1878, daarna van 1886 tot 1890 en tenslotte van 1895 tot aan zijn dood in 1907.
Familie en persoonlijk leven
Lord Kelvin trouwde in september 1852 met zijn jeugdliefde Margaret Crum. Helaas ging het slecht met haar gezondheid tijdens hun huwelijksreis, en ze kreeg het nooit meer terug. Ze stierf op 17 juni 1870.
Op 24 juni 1874 trouwde Thompson met Fanny Blandy, dochter van Charles R. Blandy. Ze was 13 jaar jonger dan hij. Hij had geen kinderen uit een van zijn huwelijken.
Hij werd verkouden in november 1907 en zijn toestand ging heel snel achteruit. Hij stierf op 17 december 1907 in zijn Schotse residentie, Netherhall, in Largs op 83-jarige leeftijd.
Het Hunterian Museum aan de Universiteit van Glasgow herbergt een permanente tentoonstelling over zijn werken. Het toont niet alleen veel van zijn originele papieren, maar ook zijn instrumenten en persoonlijke artefacten, waaronder zijn rookpijp.
Trivia
Lord Kelvin's residentie in Glasgow was een van de eerste huizen ter wereld die werd verlicht door elektrisch licht.
Snelle feiten
Verjaardag 26 juni 1824
Nationaliteit Brits
Overleden op leeftijd: 83
Zonneteken: Kanker
Ook bekend als: William Thomson, 1st Baron Kelvin
Geboren land: Ierland
Geboren in: Belfast
Beroemd als Wiskundige, natuurkundige
Familie: Echtgenote / Ex-: Margaret Crum vader: James Thomson moeder: Margaret Gardner broers en zussen: James Overleden op: 17 december 1907 plaats van overlijden: Largs, Schotland Meer feiten opleiding: Peterhouse, Cambridge (1841-1845), University of Glasgow , Royal Belfast Academical Institution awards: 1883 - Copley Medal 1856 - Royal Medal 1905 - John Fritz Medal - Smiths prijs
