William Thomson


William Thomson
Lord Kelvin
Lord Kelvin photograph.jpg
William Thomson, primer Barón Kelvin
Nacimiento 26 de junio de 1824
Belfast, Irlanda del Norte
Fallecimiento 17 de diciembre de 1907 (83 años)
Largs, Ayrshire, Escocia, Reino Unido
Residencia Flag of the United Kingdom.svg Reino Unido
Nacionalidad Flag of the United Kingdom.svg Británico
Campo Física
Instituciones Universidad de Glasgow
Alma máter Universidad de Glasgow
Universidad de Cambridge
Conocido por Determinar el valor del Cero absoluto de temperatura

William Thomson, primer barón Kelvin, OM, GCVO, PC, FRS (Belfast, Irlanda del Norte, 26 de junio de 1824 - † Largs, Ayrshire, Escocia, 17 de diciembre de 1907) fue un físico y matemático británico. Kelvin se destacó por sus importantes trabajos en el campo de la termodinámica y la electrónica gracias a sus profundos conocimientos de análisis matemático. Es uno de los científicos que más hizo por llevar a la física a su forma moderna. Es especialmente famoso por haber desarrollado la escala de temperatura Kelvin. Recibió el título de barón Kelvin en honor a los logros alcanzados a lo largo de su carrera.

Contenido

Contribuciones científicas

Kelvin realizó sus estudios en la Universidad Glasgow y en el Saint Peter's College de Cambridge. Trabajó en numerosos campos de la física, sobresaliendo especialmente sus trabajos sobre termodinámica, como el descubrimiento y cálculo del cero absoluto, temperatura mínima alcanzable por la materia en la cual las partículas de una sustancia quedan inertes y sin movimiento. El cero absoluto se encuentra en los -273,15° Celsius. La escala de temperatura de Kelvin constituye la escala natural en la que se anotan las ecuaciones termodinámicas y la unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades. En 1846, Kelvin fue nombrado profesor de filosofía natural de la Universidad de Glasgow, cargo que desempeñó hasta su jubilación en 1899.

También descubrió en 1851 el llamado efecto Thomson, por el que logró demostrar que el efecto Seebeck y el efecto Peltier están relacionados. Así, un material sometido a un gradiente térmico y recorrido por una intensidad de corriente eléctrica intercambia calor con el medio exterior. Recíprocamente, una corriente eléctrica es generada por el material sometido a un gradiente térmico y recorrido por un flujo de calor. La diferencia fundamental entre los efectos Seebeck y Peltier con respecto al efecto Thomson es que éste último existe para un solo material y no necesita la existencia de una soldadura. En 1896 se le rindió un homenaje, al que concurrieron científicos de todo el mundo, por sus investigaciones en termodinámica y electricidad. Hasta 1904 se prolongaron sus actividades académicas como canciller de la citada Universidad de Glasgow.

Gracias a Thomson se hicieron los estudios necesarios para instalar en 1866 el primer cable trasatlántico que conectó Wall Street (Nueva York) con Londres.

Estimación de la edad de la Tierra

Thomson también es conocido por su determinación errónea de la edad de la Tierra. Consideró que la Tierra había sido inicialmente una esfera a temperatura homogénea, completamente fundida, y que desde entonces se había ido enfriando por la superficie, siendo el calor transportado por conducción. La idea era que, con el paso del tiempo, el gradiente térmico en la superficie terrestre iba disminuyendo con lo que, a partir de los datos experimentales de dicho gradiente podía encontrarse la edad de la Tierra. A partir de esas presunciones y los datos halló una edad de entre 24 y 100 millones de años, en gran desacuerdo con las estimaciones por parte de los geólogos que estimaban necesaria una edad mucho mayor, pero de acuerdo con las de los astrónomos, que consideraban que el Sol no podía tener más de 100 millones de años. Dado su enorme prestigio, esta determinación de la edad de la Tierra fue muy respetada por los científicos de la época, constituyendo uno de los principales escollos a la credibilidad de la teoría de la evolución de Charles Darwin. Existe la creencia, ampliamente extendida, de que el desacuerdo entre la cifra de Kelvin y la actualmente aceptada como real (unos 4.600 millones de años) se debe a que en la época se desconocía la existencia de la radiactividad, descubierta por Henri Becquerel en 1896, y que proporciona una fuente de calor adicional. Esta creencia nació cuando Ernest Rutherford mencionó este hecho en 1904 en una conferencia en la que se encontraba Thomson. Sin embargo, al introducir la radiactividad en el cálculo de la edad terrestre con el método de Thomson no se produce prácticamente ningún cambio.

En realidad el cálculo de Thomson resultó erróneo debido a que consideró que el calor era transportado sólo por conducción cuando, en realidad, la principal contribución es por convección. La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque ésta se produce a través del desplazamiento de partículas entre regiones con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente en materiales fluidos. Uno de los antiguos colaboradores de Thomson, John Perry, descubrió que la introducción de la convección en las ecuaciones mantenía elevado el gradiente de temperatura aunque hubiera transcurrido mucho tiempo. John Perry señaló a Thomson esta fuente de error, pero entraba en contradicción con lo que se sabía del manto terrestre (que para las ondas sísmicas se comporta como un sólido y, por lo tanto, no podría haber convección). Perry señaló que una sustancia puede comportarse como un sólido a corto plazo y un líquido a largo plazo (p.e. la cera) pero Thomson no tuvo en cuenta sus objeciones y Perry, amigo de Thomson, no insistió al respecto.[1]

Véase también

Enlaces externos

Referencias

  1. "Kelvin, Perry y la edad de la Tierra", Philip C. England, Peter Molnar & Frank M. Richter, Investigación y Ciencia, nº372 (septiembre 2007), pág. 76-83

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