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THOMSON, Sir William (Lord Kelvin)
THOMSON, Sir William (Lord Kelvin)

Descripción

Sir William Thomson (Lord Kelvin), Belfast, (Irlanda del Norte, Reino Unido), 1824 – Netherhall (Ayrshire, Escocia, Reino Unido), 1907). Matemático, físico e ingeniero escocés, que influyó poderosamente en el pensamiento científico del siglo XIX. Sus contribuciones a la Ciencia incluyeron un papel importante en el desarrollo de la segunda ley de la termodinámica; la escala de temperatura absoluta (medida en unidades Kelvin); la teoría dinámica del calor; el análisis matemático de la electricidad y el magnetismo. Su especificaciones y aparatos de medida para los cables submarinos redujeron de doce días a minutos la comunicación entre Europa y América.

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1840 | 1850 | 1860 | 1870 | 1880 | 1890 | Cable | Electrotecnia | THOMSON
Biografía

William Thomson nació el 26 de junio de 1824 en Belfast, actualmente capital de Irlanda del Norte. Fue el cuarto hijo de los siete que tuvieron James Thomson, profesor de Matemáticas en la Royal Belfast Academical Institution, donde cursaron los primeros estudios sus hijos, y Margaret Gardner. Ésta falleció cuando William tenía seis años. Tres años más tarde William estuvo a punto de morir por una insuficiencia cardíaca.

En 1832, James Thomson fue nombrado profesor de Matemáticas en Glasgow, a cuya ciudad se trasladó la familia al año siguiente.

En 1834, William y su hermano James, con 10 y 11 años, respectivamente, ingresaron en la sección de estudios elementales, reservada a alumnos capaces, de la Universidad de Glasgow.

William mostró un gran interés por los clásicos y por las Ciencias. A los 12 años fue premiado por la traducción del griego al inglés de ‘Diálogos de los dioses’ de Luciano de Samósata. Y a los 15 años ganó el premio de Astronomía de su clase por su Essay on the figure of the Earth.

James Thomson quiso educar a sus hijos en un ambiente alejado del rural originario, viviendo en Londres la mitad del año 1839 y enviando a los varones a París para que aprendiesen francés. Más tarde viajaron a Alemania y los Países Bajos.

En la universidad de Glasgow un profesor prestó a William el libro de Jean-Baptiste-Joseph Fourier Théorie analytique de la chaleur (“La Teoría Analítica del Calor”). Gracias a este libro, estudió y admiró el pensamiento avanzado de Fourier, sobre la teoría de la aplicación de técnicas matemáticas abstractas al estudio del flujo de calor a través de cualquier objeto sólido. Teoría que fue calificada de equivocada por el profesor Kelland de la Universidad de Edimburgo y otros científicos.

William Thomson publicó, en 1840 y 1841, dos artículos en defensa pública del trabajo de Fourier. Y poco después, un tercero titulado On the uniform motion of heat in homogeneous solid bodies, and its connection with the mathematical theory of electricity.

En sus escritos promovía la idea de que las matemáticas de Fourier, aplicadas únicamente al flujo de calor, podían ser usadas en el estudio de otras formas de energía (fluidos en movimiento o flujo de la electricidad).

En 1841, a los 17 años, Kelvin se incorporó al Peterhouse College en la Universidad de Cambridge, donde en 1845 se graduó en Matemáticas con el número dos y recibiendo el primer Smith Prize de investigación.

En Cambridge recibió una copia de un ensayo de George Green, sobre la aplicación de las Matemáticas a las teorías de la Electricidad y el Magnetismo. El libro de Fourier y este ensayo conformaron la base sobre la que William Thomson, todavía estudiante en Cambridge, iniciaría su formulación matemática entre el calor y la electricidad, mientras compartía sus estudios con su afición a la música, la literatura y al remo desde popa, en el que consiguió una medalla de plata.

Becado por el Peterhouse College, viajó a París en junio de 1845 para trabajar en el laboratorio de Henri Victor Regnault, prestigioso científico, quien había determinado que el cero absoluto se alcanzaba a los -273ºC. Tres años después, Thomson propuso la creación de la “escala de temperatura absoluta”, mundialmente conocida como “Escala Kelvin”.

En 1846, William Thomson volvió a la Universidad de Glasgow para optar a la cátedra de Filosofía Natural, después denominada Física, que había quedado vacante. Su padre realizó una intensa campaña, que condujo a la elección de su hijo, con 22 años, por unanimidad. Y ya no dejó la cátedra hasta 1899, cuando renunció por edad.

En 1847, mientras asistía a una reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, Thomson escuchó por primera vez la teoría de Joule sobre la interconvertibilidad del calor y el movimiento. La teoría de Joule iba en contra de los conocimientos aceptados de la época, que afirmaban que el calor era una sustancia imponderable y no podía ser, como afirmaba Joule, un estado de movimiento de las partículas últimas de los cuerpos.

En un principio Thomson cree que Joule está equivocado, y trata de rebatirle sus planteamientos, incluso al poco tiempo, en 1849, publica un artículo “Una descripción de la teoría de Carnot de la potencia motriz del fuego” en el que, a pesar de advertir que las observaciones de Joule son contradictorias con ésta, continúa fiel a la teoría del calor como un fluido. Sin embargo, en 1851, dio reconocimiento público a la teoría de Joule, soportado en un importante tratado matemático, "Sobre la Teoría Dinámica del Calor". El ensayo de Thomson contenía su versión de la segunda ley de la termodinámica, que fue un gran paso hacia la unificación de las teorías científicas. Cuando mucho más tarde, James Clerk Maxwell decidió emprender la investigación sobre el magnetismo y la electricidad, leyó todos los documentos de Thomson y adoptó sus explicaciones al pie de la letra.

En septiembre de 1852, William Thomson se casó con su novia de la infancia, Margaret Cum, cuya salud pronto empezó a quebrantarse, distrayendo a William Thomson del trabajo académico. A fin de animarlo, George Gabriel Stokes escribió a William Thomson, en octubre de 1854, pidiéndole su opinión acerca de unos experimentos que estaba realizando Michael Faraday sobre un proyecto de un cable telegráfico transatlántico. En su respuesta, Thomson vinculaba lo que hoy denominamos ancho de banda, y por tanto la rentabilidad del cable, al diseño. Y en una reunión de la British Association en 1856, Wildman Whitehouse, el ingeniero eléctrico de la recién creada Atlantic Telegraph Company con el objeto de instalar y comercializar el primer cable telegráfico submarino a través del Océano Atlántico, rechazó los resultados expuestos por Thomson, posiblemente ante el temor de que se abandonase el proyecto. A modo de réplica, Thomson envió una carta a la prestigiosa revista Athenaeum recomendando un conductor más ancho con una sección aislante también más ancha.

En diciembre de ese año, Thomson fue elegido miembro del Consejo de Administración y asesor científico de la Atlantic Telegraph Company. Sir Charles Tilson Bright fue nombrado Ingeniero-Jefe y adoptó la especificación de Whitehouse, con el apoyo de Michael Faraday y Samuel Morse.

En agosto de 1857 Thomson embarcó a bordo del buque cablero HMS Agamemnon, quedándose en tierra Whitehouse por enfermedad. A poco más de tender 600 km, el cable se partió. Thomson detalló en un artículo aparecido en la revista mensual Engineer los esfuerzos a los que había sido sometido cable provocando su rotura.

Tras esta experiencia, Thomson desarrolló un sistema completo para operar un telégrafo submarino capaz de enviar un carácter cada tres segundos y medio. Patentó en 1858 los elementos clave del sistema, el galvanómetro de espejo y la grabadora sifónica.

Por orden del Consejo de Administración, Thomson tomó parte activa en el tendido de otro cable submarino, aunque sin compensación económica. Una fortísima tormenta obligó al barco a regresar a puerto en junio de 1858. La Atlantic Telegraph Company estaba decidida a vender el cable para mitigar las pérdidas económicas acumuladas. Thomson, Cyrus West Field y Curtis M. Lampson abogaron por un nuevo intento en ese mismo año. El 5 de agosto zarpó de nuevo el HMS Agamemnon e ignorando el equipo de Thomson, Whitehouse utilizó el suyo. Y en una serie de medidas para subsanar distintas averías, Whitehouse cometió el error de aplicar 2000 v al cable, dañándolo fatalmente. Whitehouse fue despedido y Thomson reprendido por no haber controlado con firmeza las actuaciones erráticas de Whitehouse. Se formó un comité de investigación conjunto entre la Comisión de Comercio británica y la Atlantic Telegraph Company que concluyó que las averías sufridas se debían a causas subsanables e imputó la responsabilidad a Whitehouse. Se nombró un comité de cinco miembros, uno ellos era Thomson, para redactar las especificaciones de un nuevo cable. En octubre de 1863 el comité entregó su informe.

En julio de 1865, y con Thomson a bordo, zarpó un nuevo buque cablero, el SS Great Eastern, que, tras tender unos 1900 km de cable, lo perdió.

En 1866, Thomson acometió un nuevo intento con resultados muy satisfactorios. En dos semanas quedó completada la instalación del cable y se recuperó el cable perdido en 1865. Con amarres en Heart’s Content (Terranova) y en la isla de Valentia (Irlanda, el cable entró en servicio y se mantuvo operativo durante casi un siglo. De esta forma la comunicación entre EE.UU. y Europa que, a través de los barcos, requería un promedio de 12 días se transformó en instantánea. En reconocimiento a sus aportaciones en este campo, la reina Victoria le concedió el título de Sir.

Tras el éxito obtenido en el tendido del cable transatlántico, Sir William Thomson estableció asociaciones con otros dos inventores, Cromwell Fleetwood Varley y Henry Charles Fleeming Jenkin, que desempeñaron un papel importante en la planificación y construcción de los cables submarinos durante la frenética era de expansión que dio lugar a una red mundial de comunicación telegráfica. En colaboración con Fleeming Jenkin, diseñó un manipulador telegráfico para la transmisión de mensajes por cable. Thomson se convirtió en un hombre con elevado poder adquisitivo que pudo permitirse la compra de un yate, el “Lalla Rook”, de 126 toneladas y una finca.

En 1869 Sir William Thomson participó en el tendido en el Océano Atlántico del cable de comunicaciones francés y, en colaboración con Fleeming Jenkin, fue el ingeniero que dirigió la instalación de los cables submarinos entre Brasil y Uruguay.

A partir de 1870, viudo de su esposa Margaret Cum, William Thomson pasó muchos veranos en su yate e inventó varios instrumentos marinos para mejorar la navegación y la seguridad. Entre ellos destacan una brújula de marinero muy precisa y un dispositivo para predecir los niveles de la marea en el mundo.

El 24 de junio de 1874, Sir William Thomson se casó con Fanny Blandy, 13 años más joven que él. Construyó su mansión en Netherhall House, cerca de Largs, una localidad en el fiordo de Clyde, equipándola con luz eléctrica producida por un generador de gas, insólita novedad en la época.

En 1884 viajó a los Estados Unidos para impartir conferencias, que en 1904 fueron publicadas como las "Conferencias de Baltimore".

Aunque nacido en Irlanda del Norte, su vida académica se desarrolló en Glasgow y, por ello, cuando en 1892 Sir William Thomson entró en la nobleza del Reino Unido, recibió el título de Baron Kelvin of Largs, en referencia al segundo mayor río escocés, el Kelvin, y por Largs, una histórica población costera cercana a Glasgow.

Como síntesis de sus aportaciones, se puede señalar que William Thomson fue nombrado caballero y elevado a la categoría de nobleza en reconocimiento de su trabajo en ingeniería y física, siendo el primero en el grupo de científicos británicos que ayudaron a sentar las bases de la física moderna. Reunió áreas dispares de la física -calor, termodinámica, mecánica, hidrodinámica, magnetismo y electricidad, jugando un papel principal en la gran síntesis final de la ciencia del siglo XIX, que consideraba todos los cambios físicos como fenómenos relacionados con la energía. Lord Kelvin también fue el primero en sugerir que había analogías matemáticas entre los tipos de energía. Sus contribuciones a la ciencia incluyeron un papel importante en el desarrollo de la segunda ley de la termodinámica; la escala de temperatura absoluta (medida en unidades Kelvin); la teoría dinámica del calor; el análisis matemático de la electricidad y el magnetismo, incluyendo las ideas básicas de la teoría electromagnética de la luz; la determinación geofísica de la edad de la Tierra; y el trabajo fundamental en hidrodinámica. Su trabajo en la telegrafía submarina y sus inventos para su uso en cables submarinos ayudaron a Gran Bretaña a conquistar un lugar preeminente en la comunicación mundial durante el siglo XIX.

A lo largo de su carrera William Thomson (Lord Kelvin) recibió los siguientes premios y distinciones:
  • En 1845, Premio Smith. Uno de los dos premios que se otorgaban de forma anual a estudiantes de investigación en matemáticas y física teórica en la Universidad de Cambridge desde 1769.
  • En 1856, Lectura Backeriana. Una conferencia a la que se accede como un premio de la Royal Society a uno de sus miembros, dedicada a las ciencias físicas. El tema elegido en el caso de William Thomson fueron las cualidades dinámicas de los electrometales.
  • En 1856, Medalla Real (Queen’s Medal). Concedidas a personas físicas, anualmente, por la Real Sociedad de Londres, para las ciencias físicas y las biológicas, y a partir de 1965 también para las ciencias aplicadas.
  • En 1873, Premio Poncelet. Otorgado por la Academia francesa de Ciencias. Fue instituido en 1868 por la viuda del general y matemático Jean Victor Poncelet.
  • En 1876 Medalla Mateucci. Premio otorgado por la Academia Nacional de Ciencias de Italia por las contribuciones a la física.
  • En 1879, Medalla Albert.
  • En 1883, Medalla Copley. Otorgada de forma anual, desde 1731, por la Real Sociedad de Londres a una persona física como reconocimiento al trabajo científico por sus logros sobresalientes en las ciencias físicas o biológicas.
  • Medalla John Fritz, 1905: Es otorgada anualmente desde 1902, por la Asociación Americana de Sociedades de Ingeniería por "logros científicos o industriales sobresalientes".
  • William Thomson ocupó los siguientes cargos en diversos momentos de su carrera: -Miembro de la Cámara de los Lores, Presidente de la Royal Society (1890-1895), Miembro del Consejo Privado del Reino Unido (desde 1902), primer presidente de la Comisión Electrotécnica Internacional en 1906.

También fue miembro de las siguientes sociedades: Academia Alemana de las Ciencias Naturales Leopoldina, Academia de Ciencias de Baviera, Academia de Ciencias de Gotinga, Academia de Ciencias de Hungría, Academia de Ciencias de Rusia, Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias, Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (desde 1883), Academia Prusiana de las Ciencias, Real Academia Danesa de Ciencias y Letras, Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos, Real Academia de las Ciencias de Suecia, Royal Society y Sociedad Real de Edimburgo.

A lo largo de su carrera William Thomson publicó las siguientes obras: “Tratado de filosofía natural” en 1867; “Popular lectures and addresses” en 1889; “Catalogue of an Exhibition of Manuscripts and Machines from the Collections of Glasgow University” en 1977; “Elements of natural philosophy” en 1872; “Reports of the Committee on Electrical Standards”; “Mathematical and Physical Papers”; “Principles of Mechanics and Dynamics”; “Notes of Lectures on Molecular Dynamics and the Wave Theory of Light” en 1884.

Lord Kelvin of Largs falleció el 17 de diciembre de 1907, en Netherhall, Escocia, Reino Unido. En reconocimiento a su figura internacional, sus restos fueron enterrados en la Abadía de Westminster, junto a la tumba de Isaac Newton.

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