William Thomson

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Image:Kelvin-1200-scale1000.jpg William Thomson (1824 - 1907), mieux connu en tant que Lord Kelvin, était un physicien britannique né en Irlande.

Grand thermodynamicien, il a laissé son nom à l'échelle de température, dite absolue, ou température « thermodynamique », notée T, et mesurée en kelvins (abréviation internationale : K et non °K).

Sommaire 1 Échelle Kelvin des températures 2 Second principe de la thermodynamique 3 Électricité 4 Mécanique

Échelle Kelvin des températures

Rappel de thermométrie : L'échelle ordinaire dite température Celsius est, par définition, la température absolue décalée en origine de 273,15 K :

t = T - 273,15 K

avec t la température en °C et T la température absolue

l'intervalle de degré Celsius est donc identique au Kelvin.

L'échelle Fahrenheit est une échelle anglo-saxonne affine de l'échelle Celsius :

t' = 32 + 1,8 t

avec t la température en °C et t' la température en °F.

L'inverse de la température est un paramètre qui intervient souvent dans les formules. les physiciens utilisent donc parfois le paramètre

β = 1/(k_B·T)

où k_B est la constante de Boltzmann.

Chaque échelle présente son avantage, et c'est pourquoi son existence subsiste.

Second principe de la thermodynamique

Le second principe de la thermodynamique, énoncé dit de Thomson , est :

Soit un cycle monotherme. Il ne peut être moteur.

Cela interdisait l'existence des moteurs perpétuels de deuxième espèce, dont l'image classique présentée aux étudiants est la suivante : la mer à 15°C est un réservoir potentiel d'énergie fantastique, si on pouvait en tirer un travail : un navire avancerait ainsi, laissant derrière lui un sillage d'eau plus froide. Mais cela est interdit en vertu de ce deuxième principe.

Ses études de la conduction thermique lui firent trouver un temps de refroidissement de la Terre, extraordinairement court, qui, sans conforter les études bibliques, était néanmoins incompatible avec les travaux de Charles Lyell (1797-1875), fondateur des « couches géologiques ». De ce fait, il fût mal considéré par les pro-Darwiniens. Il fallut la découverte de l'énergie radioactive pour résoudre le paradoxe.

Électricité

Grand électricien, ces mêmes études lui permirent d'étudier la conduction électrique des câbles sous-marins : il est promoteur de la grande construction du premier câble transatlantique. Par contre, il se heurta aux études de Maxwell sur l'éther : il se refusait à l'idée d'une propagation « transverse », sans propagation « longitudinale », dans ce milieu. Son étude de l'influence de la température sur la conduction électrique lui permit également de découvrir l'effet Thomson, ainsi que la relation entre l'effet Peltier et l'effet Seebeck, à la base de la thermoélectricité.

Il est également l'inventeur d'un mécanisme simple et bon marché de production d'électricité statique par influence, nommé le Replenisher (schéma de principe du replenisher).

Mécanique

Grand mécanicien, on retrouve sa trace dans nombre de théorèmes dits de Thomson, où la formule de Stokes intervient. Ses mémoires contribueront beaucoup à l'épuration de la théorie des vortex, dont sortira, comme un joyau, l'analyse vectorielle de Gibbs (1839-1903) : les vecteurs sont si familiers de nos jours que cela est un peu occulté.

Grand atomiste, il eût une vision originale de la théorie des atomes à base de nœuds, vortex et quaternions, théorie tout à fait remarquable, mais sans issue.

Il fut lauréat de la Royal Medal en 1856 et président de la Royal Society de 1890 à 1895.