Lord Kelvin ou William Thompson était un célèbre physicien, mathématicien et ingénieur, qui est surtout connu pour son travail dans l'analyse mathématique de l'électricité. Né d'un père mathématicien au 19e siècle, il a été instruit en mathématiques avancées dès sa petite enfance et est devenu un mathématicien accompli pendant ses études. Il a poursuivi ses études en sciences et mathématiques à l’Université de Cambridge. À 22 ans, il rejoint l’Université de Glasgow en tant que professeur de philosophie naturelle, une branche des universitaires que nous connaissons maintenant sous le nom de physique. Malgré les invitations des universités plus renommées, Kelvin est resté au Glasgow pendant 50 ans. Au cours de sa longue carrière scientifique, il a écrit 600 articles. Il a joué un rôle important dans la formulation de la deuxième loi de la thermodynamique. L’unité de base de l’échelle de température absolue Kelvin ‘K’ est nommée en son honneur. En plus d'avoir une profonde influence sur la pensée scientifique de cette époque, il est également connu pour ses contributions à la pose du câble télégraphique transatlantique.
Enfance et petite enfance
Lord Kelvin est né sous le nom de William Thompson le 26 juin 1824 à Belfast, en Irlande. Son père James Thompson était un ingénieur et mathématicien réputé à la Royal Belfast Academical Institution. Le nom de sa mère était Margaret Gardner.
Il est né quatrième parmi les six enfants survivants de ses parents. Il a grandi avec des sœurs aînées, Elizabeth King et Anna Bottomley; et son frère aîné, James A. Thomson. Il avait également des frères plus jeunes, appelés John et Robert, et une sœur cadette appelée Margaret Marshall.
En 1830, alors que Kelvin avait six ans, sa mère est décédée. Par la suite, les enfants ont été élevés par leur père dans une stricte tradition presbytérienne. Très vite, le père et le fils ont développé une relation étroite.
Kelvin a commencé son éducation formelle à la Royal Belfast Academical Institution. À la maison, lui et son frère aîné James ont été instruits par leur père, qui leur a enseigné les principes les plus récents des mathématiques qui devaient encore être inclus dans le programme britannique.
En 1832, James Thompson est nommé professeur de mathématiques à l'Université de Glasgow et déménage à Glasgow. En octobre 1833, les enfants s'y sont également réinstallés; et William et James ont commencé à fréquenter une école de l'Université de Glasgow, où ils ont étudié pendant six ans.
Kelvin était également intéressé par les classiques, gagnant un prix pour la traduction de «Lucian of Samosata's Dialogues of the Gods» du latin vers l'anglais à l'âge de 12 ans. En 1838, à l'âge de 14 ans, il a commencé à étudier les mathématiques de niveau universitaire.
Il a étudié l'astronomie et la chimie entre 1838 et 1839, remportant une médaille d'or de l'Université de Glasgow pour son travail "Essai sur la figure de la Terre". Pendant ce temps, il a suivi un cours de physique, alors connue sous le nom de philosophie naturelle, pour étudier la chaleur, l'électricité et le magnétisme.
Vers la fin de 1840, Kelvin découvrit «La théorie analytique de la chaleur» de Jean-Baptiste Joseph Fourier à la bibliothèque universitaire. Il a maîtrisé le travail, qui portait sur l'application des mathématiques abstraites au flux de chaleur, en quinze jours. À ce moment-là, il avait également lu la Mécanique céleste de Laplace.
En 1841, Kelvin s'est familiarisé avec les phénomènes de chaleur, d'électricité et de magnétisme. Parallèlement à l'éducation formelle, lui et son frère ont également été exposés à l'atmosphère cosmopolite. Ils ont été envoyés à Londres au milieu de 1839, et en Allemagne et aux Pays-Bas au milieu de 1840. Ils se sont également rendus à Paris, où ils ont appris le français.
En 1841, Kelvin entra à Peterhouse, Cambridge, où il continua à étudier les sciences, publiant son premier article sous le pseudonyme de P.Q.R la même année. Intitulé «Expansions de fonctions de Fourier dans les séries trigonométriques», le document défendait les théories mathématiques de Fourier contre les critiques de nombreux mathématiciens britanniques.
En 1842, alors qu'il étudiait pour les examens mathématiques de Tripos, il publia un article important sur le même sujet. Il s’intitulait «Sur le mouvement uniforme de la chaleur et son lien avec la théorie mathématique de l’électricité».
Parallèlement à ses études en sciences, en particulier en électricité, Kelvin s'intéresse vivement aux classiques et à la littérature. Il a également joué le cornet et était également actif dans les sports, en particulier l'aviron, remportant les Sculls d'argent Colquhoun pour les bateaux monoplaces en 1843.
En 1845, il passe la dernière partie des examens mathématiques de Tripos. Il a obtenu son baccalauréat en tant que deuxième Wrangler et premier prix Smith la même année. En juin, il a été élu membre de Peterhouse.
Après ses études, Kelvin s'installe à Paris avec sa bourse, travaillant pendant quelque temps dans le laboratoire de physique d'Henri-Victor Regnault. Ici, il a rencontré et interagi avec des chercheurs célèbres comme Jean-Baptiste Biot, Augustin-Louis Cauchy, Joseph Liouville et Charles-François Sturm.
À la demande de Liouville, il a rapidement commencé à travailler sur l’idée de Faraday selon laquelle l’induction électrique a lieu à travers un milieu intermédiaire, et non par «action à distance», donnant son premier développement mathématique. Il a également conçu la technique mathématique des images électriques, utilisée pour résoudre les problèmes d'électrostatique.
Carrière scientifique
En 1846, Lord Kelvin, 22 ans, a commencé sa carrière à l’Université de Glasgow en tant que professeur de philosophie naturelle. Il a été élu à l'unanimité au prestigieux président, devenu vacant cette année-là. Très vite, il s'est fait connaître dans le milieu universitaire comme un scientifique à venir.
En 1847, il a commencé à travailler avec George Gabriel Stokes, connu pour établir la science de l'hydrodynamique. La collaboration s'est poursuivie pendant les 50 années suivantes et ils ont souvent échangé des lettres sur d'importantes théories scientifiques.
Kelvin a assisté à la réunion annuelle de la British Association for the Advancement of Science où il a entendu James Prescott Joule argumenter contre la théorie calorique de la chaleur ainsi que la théorie du moteur thermique et insistant sur l'inter-convertibilité de la chaleur et du mouvement à la place.
Bien que Kelvin ait trouvé ses idées intrigantes, il était sceptique à leur sujet. Très vite, il commence à étudier la théorie de Carnot-Clapeyron, ce qui l'amène à proposer une échelle absolue de température en 1848.
En mars 1851, il put établir la théorie de Joule, publiant un important traité intitulé «Sur la théorie dynamique de la chaleur». Il contenait également sa version de la deuxième loi de la thermodynamique, faisant ainsi un pas important vers son projet favori, l'unification des théories scientifiques.
Après la publication de «Sur la théorie dynamique de la chaleur», Joule a commencé à correspondre avec Kelvin; qui a été le début d'une collaboration fructueuse entre les deux, qui a duré de 1852 à 1856. Joule a mené des expériences et Kelvin les a analysées, suggérant souvent d'autres expériences.
En 1852, tout en travaillant avec des Joules, Kelvin a observé que la température du gaz diminue quand il se dilate dans le vide. Plus tard, le phénomène est devenu «effet Joule-Thompson» ou «effet Kelvin-Joules». Leurs collaborations ont contribué à faire accepter les travaux et les théories de Joule.
En tant qu'ingénieur
Stokes a écrit une lettre à Lord Kelvin le 16 octobre 1854, lui demandant son opinion sur les expériences de Michael Faraday sur le projet de câble télégraphique transatlantique. Kelvin a publié ses calculs sur le projet en 1855, montrant que le projet était économiquement viable.
Dans une analyse en 1855, il a souligné l'importance de la conception du câble, disant que la vitesse du signal à travers un câble donné était inversement proportionnelle au carré de sa longueur. En 1856, l'idée a été contestée par l'électricien de la Atlantic Telegraph Company, Wildman Whitehouse
Après l'attaque de Whitehouse, Kelvin a expliqué son idée dans un article du populaire magazine Athenaeum. Il a attiré l'attention des autorités; et en décembre 1856, il est élu au conseil d'administration de l'Atlantic Telegraph Company. Entre-temps, il a poursuivi ses efforts d'enseignement et de recherche.
En 1856, il commence ses travaux sur l'électricité et le magnétisme, ce qui conduira plus tard James Clark Maxwell à développer sa théorie de l'électromagnétisme. Parfois, Kelvin a également introduit le travail de laboratoire dans les cours de diplôme. Cependant, il n'était pas un conférencier très réussi, car il parlait souvent de sujets que ses étudiants comprenaient à peine.
Kelvin a pris un congé de sa carrière d'enseignant en août 1857 et a mis les voiles sur le navire de pose de câbles, le HMS Agamemnon, à titre consultatif. Malheureusement, le voyage s'est terminé après 380 milles pour des raisons techniques. Il a ensuite publié un article sur les contraintes liées au processus de pose des câbles sous-marins.
En 1858, il rejoint à nouveau l'expédition de pose de câbles à bord du HMS Agamemnon. À ce moment-là, il avait développé un système complet pour faire fonctionner un télégraphe sous-marin, utilisant le galvanomètre à miroir et l'enregistreur à siphon. Cependant, comme Whiteman a refusé de donner sa permission, Kelvin n'a pas pu utiliser le système.
En juin 1858, le HMS Agamemnon doit revenir après une tempête désastreuse. Lorsque le conseil a décidé d'abandonner le projet, Kelvin, Cyrus West Field et Curtis M. Lampson les ont exhortés à continuer.
La troisième expédition, dirigée par Whitehouse, a rencontré un désastre et il a été démis de ses fonctions. Cependant, la catastrophe a permis à Kelvin d'acquérir des compétences en ingénierie et un talent pour résoudre des problèmes pratiques. Il a maintenant commencé à diriger l'équipe de résolution de problèmes par l'avant.
La quatrième expédition de pose de câbles, dirigée par Kelvin, a commencé en juillet 1865. Malheureusement, elle a dû être abandonnée après avoir posé 1 200 milles de câbles. Enfin, en 1866, ils ont réussi non seulement à poser de nouveaux câbles en deux semaines, mais aussi à récupérer et à terminer le câble de l'année précédente.
À son retour de l'expédition, Kelvin a conclu des partenariats avec deux sociétés différentes, C.F. Varley et Fleming Jenkin. Tout en travaillant pour ce dernier, il a conçu un émetteur de trottoir automatique, une sorte de clé télégraphique, capable d'envoyer des messages sur un câble.
Parallèlement à la pose de câbles de communication sous-marins, il a continué de poursuivre ses intérêts académiques. Il collabore ainsi avec Peter Guthrie Tait sur un manuel de 1855 à 1867, fondant ainsi l'étude de la mécanique. Plus tard, il a également travaillé sur la théorie du vortex de l'atome et des sujets connexes.
Au cours des années 1880, Kelvin a travaillé à perfectionner la boussole réglable. Il a également inventé une machine à marée et un équipement de mesure de la profondeur. Il a déposé 70 brevets au cours de sa carrière.
Dans les années 1890, il était à la tête d'une commission internationale qui a décidé de la conception de la centrale électrique de Niagara Falls.
Grands travaux
Lord Kelvin est surtout connu pour son travail dans l'analyse mathématique de l'électricité et du magnétisme. Il a également joué un rôle important dans la formulation des première et deuxième lois de la thermodynamique.
Le Kelvin «K», l'unité de base de l'échelle de température absolue, porte son nom parce qu'il a été le premier à proposer une «échelle thermométrique absolue».
Ses autres travaux incluent la théorie dynamique de la chaleur, la détermination géophysique de l'âge de la Terre et d'autres travaux fondamentaux en hydrodynamique.
En dehors du cercle scientifique, Kelvin est connu pour sa contribution à la pose de câbles télégraphiques transatlantiques. En plus de travailler avec l'Atlantic Telegraph Company, il a aidé à poser le câble de communication sous-marin de l'Atlantique français en 1869, le câble occidental, brésilien et platino-brésilien en 1873.
Récompenses et réalisations
Lord Kelvin fut fait chevalier par la reine Victoria le 10 novembre 1866. Plus tard en 1892, il reçut la pairie et devint le 1er baron Kelvin de Largs. Il a été nommé conseiller privé et membre de l'Ordre du mérite par le roi Édouard VII en 1902.
En 1851, il a été élu à la Royal Society, recevant la médaille royale de la Society en 1856 et la médaille Copley en 1883. Il en a également été le président de 1890 à 1895. En plus de cela, il a également reçu de nombreux autres prix et récompenses.
Kelvin était membre de la Royal Society of Edinburgh et en fut le président d'abord de 1873 à 1878, puis de 1886 à 1890, et enfin de 1895 jusqu'à sa mort en 1907.
Vie familiale et personnelle
Lord Kelvin a épousé son amie d'enfance Margaret Crum en septembre 1852. Malheureusement, sa santé s'est détériorée pendant leur lune de miel et elle ne s'en est jamais remise. Elle est décédée le 17 juin 1870.
Le 24 juin 1874, Thompson épousa Fanny Blandy, fille de Charles R. Blandy. Elle avait 13 ans sa cadette. Il n'a eu aucun enfant de l'un ou l'autre de ses mariages.
Il a attrapé un rhume en novembre 1907 et son état s'est détérioré très rapidement. Il est décédé le 17 décembre 1907 dans sa résidence écossaise, Netherhall, à Largs à l'âge de 83 ans.
Le Hunterian Museum de l'Université de Glasgow abrite une exposition permanente sur ses œuvres. Il présente non seulement bon nombre de ses documents originaux, mais aussi ses instruments et artefacts personnels, y compris sa pipe à fumer.
Trivia
La résidence de Lord Kelvin à Glasgow a été l'une des premières maisons au monde à être éclairée par une lumière électrique.
Faits rapides
Anniversaire 26 juin 1824
Nationalité Britanique
Décédé à l'âge: 83
Signe du soleil: Cancer
Aussi connu comme: William Thomson, 1er baron Kelvin
Pays de naissance: Ireland
Né à: Belfast
Célèbre comme Mathématicien, physicien
Famille: Conjoint / Ex-: Margaret Crum père: James Thomson mère: Margaret Gardner frères et sœurs: James Décédé le: 17 décembre 1907 lieu de décès: Largs, Écosse Plus d'informations sur l'éducation: Peterhouse, Cambridge (1841-1845), Université de Glasgow , Royal Belfast Academical Institution awards: 1883 - Copley Medal 1856 - Royal Medal 1905 - John Fritz Medal - Smiths price
