{"id":2899,"date":"2004-04-12T10:45:14","date_gmt":"2004-04-12T08:45:14","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.uchceu.es\/eponimos-cientificos\/?p=4"},"modified":"2021-05-28T13:39:09","modified_gmt":"2021-05-28T11:39:09","slug":"escala-kelvin-temperatura-grados-kelvin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.uchceu.es\/eponimos-cientificos\/escala-kelvin-temperatura-grados-kelvin\/","title":{"rendered":"ESCALA KELVIN DE TEMPERATURA, GRADOS KELVIN, PUENTE DE KELVIN, EFECTO THOMSON, EFECTO JOULE-THOMSON"},"content":{"rendered":"

SIR WILLIAM THOMSON, LORD KELVIN OF LARGS (1824 \u2013 1907)
\n<\/strong>Gerardo M. Ant\u00f3n Fos (2004)<\/p>\n

<\/p>\n

\"\"Datos Biogr\u00e1ficos<\/strong><\/div>\n
<\/strong>Descendiente de escoceses e irlandeses, naci\u00f3 el 26 de junio de 1824 en Belfast. Segundo hijo de ocho hermanos, queda hu\u00e9rfano de madre en 1830 y su padre James Thomson (1786-1849), profesor de matem\u00e1ticas de la Royal Academical Institution de Belfast, quedando la educaci\u00f3n de todos los hermanos a cargo de su padre<\/div>\n
En 1832 nombraron a James Thomson Catedr\u00e1tico de matem\u00e1ticas de la Universidad de Glasgow y se trasladaron a esa ciudad. En \u00e9sta primera etapa de su vida recibi\u00f3 una completa formaci\u00f3n a cargo de su padre y en 1834, a la edad de 10 a\u00f1os ingresa en la Universidad de Glasgow, aunque realmente inicia sus estudios universitarios en 1838.<\/div>\n
\n

En 1840, realiza una estancia en Alemania para aprender el idioma, y all\u00ed conoce el trabajo de Jean Baptiste Joseph Fourier sobre la f\u00edsica matem\u00e1tica. En los dos a\u00f1os siguientes estudia astronom\u00eda y qu\u00edmica, e inicia al a\u00f1o siguiente los estudios de filosof\u00eda natural (hoy en d\u00eda llamada f\u00edsica) que incluy\u00f3 un estudio de calor, electricidad y magnetismo. A la edad de 15 a\u00f1os escribe el trabajo titulado Essay on the Figure of the Earth donde analiza los or\u00edgenes de la tierra.<\/p>\n

En 1841 se traslada a la Universidad de Cambridge, y en 1845 finaliza sus estudios de matem\u00e1ticas. Se grad\u00faa como segundo de su promoci\u00f3n y obtiene el premio First Smith’s y es elegido Fellow of Peterhouse. En este per\u00edodo colabora con George Gabriel Stokes (1819-1903) y realiza estudios sobre hidrodin\u00e1mica.<\/p>\n

Dado que desde Newton la ciencia experimental se hab\u00eda desarrollado muy poco en Cambridge, y por tanto las posibilidades de realizar estudios experimentales eran muy bajas, decide trasladarse a Par\u00eds al laboratorio del f\u00edsico Henri-Victor Regnault (1810-1878) investigando en todo lo relacionado con las propiedades t\u00e9rmicas del vapor y su aplicaci\u00f3n a las m\u00e1quinas de vapor. Este hecho supuso la base para posteriormente formular las leyes de la termodin\u00e1mica y un sistema absoluto para medir las temperaturas.
\nEn 1846 con s\u00f3lo 22 a\u00f1os, acepta la C\u00e1tedra de Filosof\u00eda Natural en la Universidad de Glasgow, donde permaneci\u00f3 hasta 1899, logrando el reconocimiento universal como uno de los mayores f\u00edsicos de su tiempo. En estos 53 a\u00f1os rechaz\u00f3 c\u00e1tedras en las Universidades de Oxford y Cambridge, e inici\u00f3 su investigaci\u00f3n sobre el magnetismo, elasticidad, electricidad…<\/p>\n

En 1848, establece la escala absoluta de temperaturas.
\nEn 1851, da forma matem\u00e1tica a las conclusiones de Michael Faraday (1791-1867) sobre la electr\u00f3lisis, bas\u00e1ndose en principios termodin\u00e1micos. Enuncia la Segunda Ley de la Termodin\u00e1mica (parad\u00f3jicamente enunciada antes que la Primera Ley de la Termodin\u00e1mica) de manera simult\u00e1nea a Rudolf Clausius (1822-1888).<\/p>\n

En 1852 se casa en primeras nupcias con Margaret Crum (prima segunda suya), hija de Walter Crum of Thornliebank, que muri\u00f3 en 1870; en 1874 se casa en segundas nupcias con Frances Anna, Blandy hija de Charles R. Blandy of Madeira, fijando su residencia en Netherhall cerca de Largs, en North Ayrshire, Escocia.<\/p>\n

En 1852, William Thomson junto con W. Weber (1804-1891) insisten sobre la necesidad de adoptar un sistema unificado en lo que respecta a las unidades el\u00e9ctricas. En 1861, es elegido por un comit\u00e9 de la British Association para elaborar un Est\u00e1ndar de Referencia y se define el primer Sistema de Referencia de Unidades El\u00e9ctricas. Colabora con James Prescott Joule (1819-1899) para desarrollar lo que se conoce con el nombre del Efecto Joule-Thomson. A partir de los estudios sobre termodin\u00e1mica que realiz\u00f3, sostuvo numerosos debates sobre la vida de la Tierra, llegando a proponer que no pod\u00eda ser superior a los 100 millones de a\u00f1os. Sin embargo este lapso de tiempo era muy corto para los ge\u00f3logos uniformistas y darwinistas, ya que en ning\u00fan caso satisfac\u00eda la cronolog\u00eda establecida por ellos.<\/p>\n

En 1853, aborda el estudio de la naturaleza oscilatoria de las descargas el\u00e9ctricas, cuya investigaci\u00f3n fue continuada por James Clerk Maxwell (1831-1879) y completada por Heinrich Hertz (1857 – 1894).<\/p>\n

En 1856, ejerci\u00f3 como director de la Atlantic Telegraph Company en la instalaci\u00f3n del primer cable telegr\u00e1fico submarino a trav\u00e9s del Atl\u00e1ntico Norte (entre Irlanda y Newfoundland, EE.UU.). Tras varios intentos fallidos en 1866 se realiz\u00f3 la primera transmisi\u00f3n.<\/p>\n

Entre 1873 y 1878 modific\u00f3 y mejor\u00f3 la br\u00fajula, reduciendo al m\u00ednimo sus oscilaciones y corrigiendo los errores que provenientes del magnetismo del casco del barco. Invent\u00f3 una analizador utilizado para predecir las mareas.<\/p>\n

William Thomson realiz\u00f3 mejoras en la fabricaci\u00f3n de cables, invent\u00f3 el cable flexible en 1858, el galvan\u00f3metro de im\u00e1n m\u00f3vil, el sif\u00f3n registrador, el electr\u00f3metro de cuadrantes. Construy\u00f3 un dispositivo capaz de resolver mec\u00e1nicamente ecuaciones diferenciales en 1876, considerado como el precursor de las calculadoras anal\u00f3gicas. Realiz\u00f3 el tratamiento matem\u00e1tico del magnetismo, investig\u00f3 las propiedades electrodin\u00e1micas de los metales y los circuitos oscilantes. Todo ello le llevo a patentar 70 inventos y a publicar 661 trabajos.<\/p>\n

Tras una vida dedicada al estudio y a la investigaci\u00f3n William Lord Kelvin of Largs fallece el 17 de diciembre de 1907 en Netherhall, Ayrshire (Escocia), y es enterrado en la Abad\u00eda de Westminter, junto a Isaac Newton.<\/p>\n

Entre los reconocimientos m\u00e1s importantes se encuentran:
\nEn 1851 es nombrado miembro de la Royal Society.\u00a0En 1856 es premiado con la Royal Medal of the Royal Society of London.\u00a0En 1866, en agradecimiento a los servicios realizados en el tendido de los cables submarinos para instalar la telegraf\u00eda transatl\u00e1ntica Thomson recibe el tratamiento de Sir.\u00a0En 1871 es nombrado Presidente de la British Association for the Advancement of Science.\u00a0En 1883 es premiado con la Copley Medal of the Royal Society of London, y es nombrado miembro honor\u00edfico de la Edinburgh Mathematical Society.\u00a0En 1890 es nombrado Presidente de la Royal Society.<\/p>\n

En 1892 es nombrado Baron Kelvin of Largs (Lord Kelvin) por la Reina Victoria. Como curiosidad, Kelvin es el nombre de un afluente del r\u00edo Clyde que pasa por la ciudad de Glasgow.\u00a0En 1896 recibe The Grand Cross of the Royal Victorian Order.\u00a0En 1898 es nombrado Presidente de la London Mathematical Society hasta 1900.\u00a0En 1902 en reconocimiento a sus destacados logros en el \u00e1mbito cient\u00edfico recibe la Order of Merit de la Royal Society.<\/p>\n

Escala Kelvin de Temperatura. Grados Kelvin (K)
\n<\/strong>A lo largo de la historia se han observado muchos intentos par construir una escala termom\u00e9trica, as\u00ed como definir un m\u00e9todo para medir la temperatura y construir term\u00f3metros. Desde Galeno (a\u00f1o 170 a.C.), pasando por Fil\u00f3n de Bizancio, Her\u00f3n de Alejandr\u00eda, Galileo (1596), Santorio (1612), Fernando II de Medicci Gran Duque de la Toscana (1641), el inter\u00e9s por medir la temperatura as\u00ed como la construcci\u00f3n de instrumentos capaces de medirla ha sido patente, pero no es hasta 1641 cuando Fernando de Medicci acu\u00f1a el t\u00e9rmino term\u00f3metro, del griego\u00a0(calor) y\u00a0(para medir), y contribuye a trav\u00e9s la Academia del Cimento a establecer puntos fijos a partir de los cuales calibrar los term\u00f3metros, desarroll\u00e1ndose m\u00e1s de 35 tipos de term\u00f3metros a finales del S XVII. Pero no es hasta el a\u00f1o 1714 cuando Daniel G. Fahrenheit introduce el term\u00f3metro de Mercurio y establece la escala Fahrenheit y hasta 1748 cuando Andr\u00e9s Celsius introduce la Escala Celsius o Cent\u00edgrada. Alrededor de 1780 se calcula que se hab\u00edan desarrollado unos 30 tipos de escalas de temperatura.<\/p>\n

En 1702, el franc\u00e9s Guillaume Amontons de forma intuitiva enuncia la existencia de un cero absoluto de temperaturas, aunque en 1660 Robert Boyle estableci\u00f3 que el producto del volumen por la presi\u00f3n de un gas era constante a temperatura fija y a bajas presiones, definiendo el gas ideal como aqu\u00e9l que satisfac\u00eda la igualdad. Edem Mariotte en 1679 corrobora las estudios de Boyle y la expresi\u00f3n P\u2022V=cte se le denomina Ley de Boyle-Mariotte o Ley de las Isotermas. En 1787 Jacques Charles descubri\u00f3 que el volumen de un gas var\u00eda directamente proporcional a la temperatura expresada en grados Celsius, si la presi\u00f3n se mantiene constante, aunque no logr\u00f3 demostrarlo para todos los gases. Sin embargo no fue hasta 1802 en el que Joseph Gay Lusaac publica un art\u00edculo en el que enuncia de forma correcta lo que hoy conocemos como la Ley de Charles-Gay Lusaac, indicando que en la medida en que disminuye el volumen hasta alcanzar el valor cero, sin alterar la presi\u00f3n, la temperatura tiende a un valor m\u00ednimo. Todos estos resultados constituyen la base de la formulaci\u00f3n de la escala de temperaturas absolutas enunciada por William Thomson.<\/p>\n

En 1848 Lord Kelvin publica en la revista Cambridge and Dubl\u00edn Mathematical Journal un art\u00edculo titulado \u201cAcerca de una escala termom\u00e9trica absoluta en base a la teor\u00eda de Carnot sobre la fuerza motriz del calor y calculada a partir de las observaciones de Regnault\u201d. En este art\u00edculo comunica que el movimiento molecular cesa a la temperatura de \u2013273,15 \u00baC, siendo imposible que una sustancia pueda encontrarse a una temperatura inferior, denomin\u00e1ndola cero absoluto.<\/p>\n

En 1954 en la 10\u00aa Conferencia General de Pesos y Medidas se define la unidad de temperatura termodin\u00e1mica en t\u00e9rminos del intervalo entre el cero absoluto y el punto triple del agua cuyo valor es 273,16 K, es decir equivalentes a 0,01 \u00baC. Esta escala fue llamada escala Kelvin de temperaturas en honor a Lord Kelvin (Sir William Thomson), y se representa por la letra K.<\/p>\n

En 1968 se realiza una revisi\u00f3n de la Escala Pr\u00e1ctica Internacional de Medidas (IPTS68) y se elimina la distinci\u00f3n entre los m\u00e9todos de definir temperatura a trav\u00e9s de procedimientos termodin\u00e1micos y pr\u00e1cticos. La unidad de temperatura es definida como la fracci\u00f3n 1\/273,16 de la temperatura termodin\u00e1mica del punto triple del agua.<\/p>\n

Efecto Joule-Thomson
\n<\/strong>James Prescott Joule junto con William Thomson descubrieron que la temperatura de un gas desciende cuando se expande a trav\u00e9s de una pared porosa hacia una regi\u00f3n de presi\u00f3n m\u00e1s baja. Ambos investigadores dejaron expandir un gas por una placa porosa desde una presi\u00f3n constante a otra, controlando la diferencia de temperatura producida por efecto de la expansi\u00f3n. El sistema estaba aislado, de forma que el proceso era adiab\u00e1tico, y observaron que la temperatura era inferior en la zona de baja presi\u00f3n y que la diferencia de temperatura era proporcional a la diferencia de presi\u00f3n aplicada. Este fen\u00f3meno se le conoce como efecto Joule-Thomson y sirve de base a la refrigeraci\u00f3n y a los sistemas de aire acondicionado.<\/p>\n

Refrigerador Kelvinator
\n<\/strong>El ingeniero Nathanel B. Walles en 1914, fue el primero en construir un sistema de refrigeraci\u00f3n de productos alimenticios para utilizaci\u00f3n en los hogares. Despu\u00e9s de desarrollar varios modelos Edmun J. Copeland y Arnol H. Goos fundaron en 1916 la empresa Electro-Automatic Refrigerating Company, Inc. y unos meses despu\u00e9s de su fundaci\u00f3n y en reconocimiento a los m\u00e9ritos y contribuciones realizadas en honor a William Thomson, quien fue uno de los investigadores que fij\u00f3 los principios de la refrigeraci\u00f3n a trav\u00e9s del Efecto Joule-Thomson, el nombre de la misma fue cambiado a Kelvinator Company. Actualmente se encuentra integrada dentro de la compa\u00f1\u00eda The Electrolux Group.<\/p>\n

Puente de Thomson
\n<\/strong>Es un circuito el\u00e9ctrico dise\u00f1ado para medir el valor de una resistencia comprendida entre 0,0001 y 0,01 ohms. Es una modificaci\u00f3n del Puente de Wheatstone y proporciona un gran incremento en la exactitud de las mediciones de resistencias de valor bajo.<\/p>\n

El dispositivo consiste en una varilla compuesta por una aleaci\u00f3n de cubre, manganeso y niquel (Manganin\u00ae) con una resistencia m\u00e1xima de 0,1 ohm. En uno de los terminales se fija el potencial, mientras que el otro es variable. El sistema est\u00e1 provisto de una escala de 15 pulgadas dividida en 100 subdivisiones iguales de 0,001 ohm.<\/p>\n

Poliedro de Kelvin<\/strong>
\nEn 1887 Lord Kelvin propuso el siguiente problema: \u00bfcu\u00e1l ser\u00e1 el m\u00e9todo m\u00e1s eficiente para dividir un espacio en celdas con un \u00e1rea com\u00fan m\u00ednima? La resoluci\u00f3n al problema fue propuesta por \u00e9l mismo y como resultado obtuvo un poliedro de 14 lados, formado por 8 hex\u00e1gonos y 6 cuadrados. Se le conoce con el nombre de S\u00f3lido de Kelvin, Octaedro truncado o Heptaparaleloedro; esa figura geom\u00e9trica proviene de un octaedro al que se le han cortado los ocho v\u00e9rtices de forma que las aristas quedan divididas en tres trozos iguales.<\/p>\n

\"\"En los juegos infantiles de algunos parques de las ciudades y en las playas encontramos poliedros cuyas caras son pol\u00edgonos regulares. Son estructuras compuestas por cuerdas tensadas. En unos casos las cuerdas parten de lo alto de un m\u00e1stil hacia los v\u00e9rtices de un cuadrado dibujado en el suelo, y en otros surgen de los v\u00e9rtices de la estructura met\u00e1lica de un poliedro de caras triangulares. Se puede observar que el poliedro b\u00e1sico que forman este tipo de estructuras es el poliedro de Kelvin.<\/p>\n<\/div>\n

Bibliograf\u00eda<\/strong><\/p>\n

Ira N. Levine. Fisicoqu\u00edmica (vol. 1 y 2). McGraw-Hill, 4\u00aa Edici\u00f3n. Madrid, 1996.<\/p>\n

P.W. Atkins. Qu\u00edmica F\u00edsica. Ediciones Omega, 6\u00aa Ed ici\u00f3n. Barcelona, 1999.<\/p>\n

Diccionario de F\u00edsica. Editorial Complutense. Madrid, 1998.<\/p>\n

Visitar Web BBC<\/p>\n

Visitar Web: Word IQ<\/p>\n

Visitar Web: Ulster history<\/p>\n

Visitar Web UVM<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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