30-09-2008 10:59
| Bart van den Dikkenberg
Op een dag verrast professor Kelvin zijn studenten door op een amusante manier het ’geluidsprobleem’ in de collegezaal op te lossen. In stilte kijken de studenten toe hoe Kelvin een experiment uitvoert. Plotseling verstoort een knikker de stilte; het ding stuitert van de trap om op de vloer van de collegezaal tot stilstand te komen. Kelvin hoort de knikker vallen en telt het aantal keren dat hij het ding hoorde vallen. Met stemverheffing roept hij: „Mister X van de zevende rij, na het college kom je mij uitleg geven.” De hoogleraar heeft de dader correct gesignaleerd.
Lord Kelvin komt op 26 juni 1824 als William Thomson ter wereld in Belfast. Hij is de tweede zoon van James Thomson en Margaret Gardner. Zijn vader, een boerenzoon, heeft zich opgewerkt tot wiskundeleraar. William krijgt privéonderwijs van zijn vader, die in 1832 het ambt van hoogleraar wiskunde aanvaard aan de universiteit van Glasgow.
William, tien jaar oud, doet op die universiteit mee aan een programma voor hoogbegaafden. Hij wint in 1840 een prijs voor een werkstuk over de omtrek van de aarde. Daaruit blijkt zijn belangstelling voor natuurkundige en wiskundige vraagstukken. Als student beweert hij: „Geef me drie parameters en ik maak er een olifant van.”
William wordt op 22-jarige leeftijd benoemd tot hoogleraar natuurfilosofie aan de universiteit van Glasgow. Het lesgeven laat hij vaak over aan zijn assistent, dr. Day. Op een dag vindt Day tot zijn vermaak een opmerking van Thomson op het schoolbord: „Work when it is Day” (Werk zolang het dag is).
In 1847 woont Thomson in Oxford een bijeenkomst bij van de British Association for the Advancement of Science. Daar verdedigt de selfmade wetenschapper Joule het idee dat warmte in mechanische beweging kan worden omgezet. Dat volgt uit zijn eerste wet van de thermodynamica, de ”wet van behoud van energie”.
Thomson raakt overtuigd van de juistheid van Joules idee en voert een reeks experimenten uit, volgens zijn credo: ”Meten is weten”. Zelf ontdekt hij de tweede wet van de thermodynamica: warmte stroomt altijd van een hoge naar een lage temperatuur.
Toch houdt de hoogleraar moeite met het idee van Joule; het strijdt volgens hem met zijn geloof. „Je kunt onmogelijk warmte terugstoppen in de zon. Alleen de Schepper is tot zoiets in staat.”
Van 1851 tot 1856 werkt hij met Joule samen. Het leidt tot de ontdekking van het Joule-Thomsoneffect: de meeste gassen krijgen een lagere temperatuur als ze uitzetten. Dat principe maakt het later mogelijk om diepvriezers te maken.
Thomson stelt in 1848 voor om een temperatuurschaal te gebruiken met een absoluut nulpunt. Hij berekent dat moleculen de laagste energie bezitten bij -273,16 graden Celsius; een lagere temperatuur bestaat dus niet. Hierop baseert hij zijn temperatuurschaal, die bekend zal worden als de schaal van Kelvin. Deze temperatuurschaal is die van Celsius plus 273,16 graden.
De kelvinschaal is een maat voor de hoeveelheid warmte die in moleculen is opgeslagen. De wetenschappelijke eenheid van temperatuur is sinds 1967 officieel de ”kelvin”, en niet ”graden Kelvin”.
Thomson trouwt in 1852 met zijn jeugdliefde Margaret Crum. Haar slechte gezondheid geeft hem veel zorgen. Om hem wat afleiding te geven, betrekken vrienden hem bij de aanleg van een telegraafkabel van Ierland naar het Amerikaanse vasteland. Thomson leverde in 1845 een wiskundige onderbouwing voor de meting van de natuurkundige Michael Faraday: hoe langer de kabel, hoe lager het signaal dat door de kabel komt. Thomson raadt daarom aan materiaal te gebruiken dat elektriciteit beter geleidt.
Wildman Wildhouse, elektrisch ingenieur van de Atlantic Telegraph Company, denkt dat het probleem voldoende opgelost is als hij de elektrische spanning hoog genoeg maakt. Zijn onenigheid met Thomson leidt ertoe dat die in 1856 bij de aanleg van de telegraafkabel betrokken wordt en in dienst treedt van de Atlantic Telegraph Company.
Wanneer de kabel er eindelijk ligt, blijkt deze de verzonden elektrische signalen niet goed over te brengen. Thomson krijgt dus gelijk. Whitehouse stelt daarom voor de spanning in de kabel te verhogen tot een extreme 2000 volt. De kabel, die er net een maand ligt, kan daar niet tegen en springt kapot. Het project verliest hierdoor al zijn geloofwaardigheid en Whitehouse krijgt zijn ontslag.
Thomson geeft in 1865 leiding aan een volgende poging. Met gebruik van enkele nieuwe vindingen komt de nieuwe kabel gereed op 28 juli 1866. Vanwege dat succes wordt hij in de ridderstand verheven.
William Thomson wordt in 1892 benoemd tot eerste Lord Kelvin, baron van het Schotse Largs in Ayrshire. De titel komt van de rivier de Kelvin die langs de universiteit van Glasgow stroomt. Hij is ook de laatste Lord Kelvin; hij laat geen kinderen na en met hem sterft de titel uit. Thomson, Lord Kelvin, ligt begraven in Westminster Abbey in Londen.
Naam: William Thomson, Lord Kelvin
Geboortedatum: 26 juni 1824
Sterfdatum: 17 december 1907
Nationaliteit: Schots
Religie: christelijk
Vernoeming: Kelvintemperatuurschaal
