Lorde Kelvin

William Thomson - Lorde Kelvin
Kelvin, c. 1900, fotografado por T. & R. Annan & Sons
Nome completo	William Thomson
Conhecido(a) por	Efeito Joule-Thomson efeito Thomson relações de Thomson Ponte de Kelvin galvanômetro de espelho de Kelvin Máquina de gotas d'água de Kelvin onda de Kelvin Instabilidade de Kelvin-Helmholtz Mecanismo de Kelvin-Helmholtz Luminosidade Kelvin-Helmholtz enunciado de Kelvin-Planck paradoxo da morte térmica de Kelvin Teorema da circulação de Kelvin teorema de Kelvin-Stokes Equação de Kelvin Funções de Kelvin Transformada de Kelvin Divisor Kelvin-Varley Padrão da esteira de Kelvin balança de Kelvin detecção Kelvin zero kelvin
Nascimento	William Thomson 26 de junho de 1824 Belfast, Irlanda
Morte	17 de dezembro de 1907 Largs, Ayrshire, Escócia
Progenitores	Pai: James Thomson
Parentesco	James Thomson (irmão)
Cônjuge	Margaret Crum (1852–1870) Frances Anna Blandy (1874–1907)
Educação	Instituição Acadêmica Real de Belfast
Alma mater	Universidade de Glasgow Peterhouse, Universidade de Cambridge
Ocupação	matemático, físico matemático, engenheiro e professor
Prêmios	Primeiro Prêmio Smith (1845) Medalha Real (1856) Medalha Keith (1864) Medalha Matteucci (1876) Prêmio William Hopkins (1876) Medalha Albert (1879) Medalha Copley (1883) Medalha John Fritz (1905)
Empregador(a)	Universidade de Glasgow
Filiação	Partido Liberal (1865–1886) Partido Liberal Unionista (a partir de 1886)
Cargo	Presidente da Royal Society (1890–1895) Membro da Câmara dos Lordes (1892–1907) Chanceler da Universidade de Glasgow (1904–1907)
Carreira científica
Orientador(es)(as)	William Hopkins
Orientado(a)(s)	Lorde Rayleigh William Edward Ayrton
Instituições	Universidade de Glasgow
Assinatura
Acredita-se que "PNP" em sua assinatura signifique "Professor of Natural Philosophy". Thomson também escreveu sob o pseudônimo "P. Q. R."

William Thomson, 1.º Barão Kelvin (Belfast, 26 de junho de 1824 – Largs, 17 de dezembro de 1907), mais conhecido como Lorde Kelvin, foi um matemático, físico matemático e engenheiro escocês.

Nascido em Belfast, foi professor de filosofia natural na Universidade de Glasgow durante 53 anos. Ali realizou pesquisas sobre a análise matemática da eletricidade e foi uma das figuras que participaram da formulação da primeira e da segunda leis da termodinâmica. Seu trabalho reuniu matematicamente áreas da física que ainda se consolidavam como disciplina acadêmica. Recebeu a Medalha Copley da Royal Society em 1883 e presidiu a sociedade de 1890 a 1895. Em 1892 tornou-se o primeiro cientista elevado à Câmara dos Lordes.

A unidade kelvin de temperatura termodinâmica recebeu seu nome. Thomson propôs em 1848 uma escala absoluta de temperatura definida independentemente das propriedades de uma substância termométrica. Essa primeira proposta ainda não era a escala Kelvin moderna. Depois de aceitar a equivalência entre calor e trabalho, ele desenvolveu com James Prescott Joule uma nova formulação termodinâmica em 1854, que corresponde à origem direta da escala absoluta usada depois. Na escala moderna, o zero absoluto é 0 K, equivalente a −273,15 °C. O efeito Joule-Thomson também recebeu seu nome.

Kelvin trabalhou de perto com o professor de matemática Hugh Blackburn. Teve ainda uma carreira como engenheiro e inventor de telégrafo elétrico, que o tornou conhecido fora do meio acadêmico e lhe trouxe riqueza e honrarias. Por seu trabalho no projeto do cabo telegráfico transatlântico, a rainha Vitória o fez cavaleiro em 1866, quando passou a ser Sir William Thomson. Dedicou-se também a assuntos marítimos e ao aperfeiçoamento da bússola, cuja confiabilidade nos navios de ferro era limitada.

Kelvin recebeu um título de nobreza em 1892 por suas realizações em termodinâmica e por sua oposição ao Home Rule irlandês. Tornou-se Barão Kelvin, de Largs, no condado de Ayr. O título refere-se ao rio Kelvin, que passa perto de seu laboratório no campus de Gilmorehill da Universidade de Glasgow, em Hillhead. Mesmo tendo recebido propostas de outras universidades, recusou-se a deixar Glasgow e permaneceu na cátedra até se aposentar em 1899. Por volta daquele ano, George Eastman o recrutou como vice-presidente do conselho da empresa britânica Kodak Limited, ligada à Kodak. Em 1904 tornou-se chanceler da Universidade de Glasgow.

Kelvin viveu em Netherhall, uma mansão em Largs que construiu na década de 1870 e onde morreu em 1907. O Museu e Galeria de Arte Hunteriana da Universidade de Glasgow mantém uma exposição permanente sobre seu trabalho, com documentos, instrumentos e outros objetos que lhe pertenceram, entre eles seu cachimbo.

Primeiros anos e trabalho

Família

Árvore genealógica da família Thomson. James Thomson (matemático), James Thomson (engenheiro) e William Thomson foram professores da Universidade de Glasgow. Os dois últimos estiveram ligados a William Rankine, outro professor de Glasgow que trabalhou nos primeiros desenvolvimentos da termodinâmica.

William Thomson nasceu em 26 de junho de 1824, em Belfast. Seu pai, James Thomson, ensinava matemática e engenharia na Instituição Acadêmica Real de Belfast e era filho de um agricultor escocês do Ulster. James Thomson casou-se com Margaret Gardner em 1817. Dos filhos do casal, quatro meninos e duas meninas chegaram à infância. Margaret Thomson morreu em 1830, quando William tinha seis anos.

William e seu irmão mais velho, James, receberam aulas em casa do pai, enquanto os meninos mais novos eram ensinados pelas irmãs mais velhas. James deveria receber a maior parcela do incentivo, da atenção e do apoio financeiro do pai e foi preparado para seguir a engenharia.

Em 1832, o pai foi nomeado professor de matemática na Universidade de Glasgow, e a família mudou-se para Glasgow em outubro de 1833. Os filhos de Thomson tiveram contato com um ambiente mais cosmopolita que aquele em que o pai crescera. Passaram parte de 1839 em Londres, e os meninos tiveram aulas de francês em Paris. William passou boa parte de meados da década de 1840 na Confederação Germânica e nos Países Baixos. O estudo de idiomas recebia grande atenção.

Sua irmã Anna Thomson foi mãe do físico James Thomson Bottomley.

Juventude

William Thomson aos 22 anos

O meandro do rio Kelvin junto ao campus neogótico de Gilmorehill da Universidade de Glasgow, projetado por George Gilbert Scott. A universidade transferiu-se para o local na década de 1870. Fotografia da década de 1890.

Thomson frequentou a Instituição Acadêmica Real de Belfast, onde seu pai era professor de matemática no departamento universitário. Em 1834, aos dez anos, começou a estudar na Universidade de Glasgow. Isso não era incomum na instituição, que oferecia muitas das funções de uma escola elementar para alunos aptos, e aquela era uma idade habitual de ingresso. Na escola, mostrou interesse pelos clássicos além de sua inclinação pelas ciências. Aos 12 anos ganhou um prêmio por traduzir os Diálogos dos Deuses, de Luciano de Samósata, da língua grega antiga para o inglês.

No ano letivo de 1839–1840, Thomson ganhou o prêmio da turma de astronomia por seu "Essay on the figure of the Earth", que já mostrava facilidade para a análise matemática. Seu professor de física nessa época era David Thomson. Ao longo da vida, voltaria aos problemas levantados nesse ensaio em momentos de tensão pessoal. Na folha de rosto, escreveu os seguintes versos de "An Essay on Man", de Alexander Pope. Os versos o estimularam a tentar compreender o mundo natural pelos métodos da ciência:

Vai, criatura prodigiosa! sobe aonde a Ciência conduz;
Vai, mede a Terra, pesa o ar e determina as marés;
Ensina aos planetas em que órbitas correr,
Corrige o velho Tempo e regula o Sol.

Thomson interessou-se pela Théorie analytique de la chaleur de Joseph Fourier. Dedicou-se à matemática "continental", que encontrava resistência em parte do meio britânico, ainda muito preso à tradição de Isaac Newton. O trabalho de Fourier havia sido atacado por matemáticos britânicos, entre eles Philip Kelland, autor de um livro crítico. Essa obra levou Thomson a escrever seu primeiro artigo científico, usando o pseudônimo P.Q.R.. O texto defendia Fourier e foi enviado por seu pai ao Cambridge Mathematical Journal. Um segundo artigo assinado P.Q.R. veio pouco depois.

Durante férias com a família em Lamlash, em 1841, escreveu um terceiro artigo, mais extenso, On the uniform motion of heat in homogeneous solid bodies, and its connection with the mathematical theory of electricity. Nele estabeleceu relações entre as teorias matemáticas da condução térmica e da eletrostática, uma analogia que James Clerk Maxwell mais tarde chamou de uma das ideias de maior valor para a formação de novas teorias científicas.

Cambridge

O pai de William pôde financiar generosamente a educação do filho e, em 1841, instalou-o em Peterhouse, na Universidade de Cambridge, com numerosas cartas de apresentação e boas acomodações. Em Cambridge, Thomson praticou esportes, atletismo e sculling, uma modalidade de remo, vencendo o Colquhoun Sculls em 1843. Também se interessava pelos clássicos, música e literatura, mas ciência ocupava o centro de sua atividade intelectual. Matemática, física e, em especial, eletricidade despertaram seu interesse. Orientado por William Hopkins, formou-se em 1845 como second wrangler, o segundo colocado no exame matemático de Cambridge. Recebeu ainda o primeiro Prêmio Smith, que, ao contrário do tripos, avaliava pesquisa original. Robert Leslie Ellis, um dos examinadores, teria dito a outro examinador: "Você e eu mal somos capazes de apontar as penas dele." Em 1876 tornou-se o quarto agraciado com o Prêmio William Hopkins, concedido pela Cambridge Philosophical Society por invenção ou descoberta.

Em 1845 apresentou o primeiro desenvolvimento matemático da ideia de Michael Faraday de que a indução elétrica ocorre através de um meio intermediário, ou dielétrico, e não por uma inexplicável "ação à distância". Também desenvolveu a técnica matemática das imagens elétricas, que se tornou uma ferramenta para resolver problemas de eletrostática, área que estuda as forças entre corpos eletricamente carregados em repouso. Em parte por incentivo de Thomson, Faraday realizou em setembro de 1845 as experiências que levaram à descoberta do efeito Faraday, estabelecendo uma relação entre a luz e fenômenos magnéticos e, por consequência, elétricos.

Foi eleito fellow de St Peter's, como Peterhouse era então muitas vezes chamado, em junho de 1845. Depois da eleição, passou algum tempo no laboratório de Henri Victor Regnault, em Paris. Em 1846 foi nomeado para a cátedra de filosofia natural da Universidade de Glasgow. Aos 22 anos, tornou-se professor na universidade em que havia sido aluno do primeiro ano poucos anos antes.

Thomson montou em Glasgow um espaço para pesquisa experimental que passou a ser usado também por estudantes. Suas aulas combinavam demonstrações e trabalho de laboratório, e ele ampliou gradualmente o ensino experimental ligado à cátedra de filosofia natural.

A partir de 1847, Thomson manteve uma longa colaboração científica com George Gabriel Stokes. A correspondência entre os dois se prolongou por mais de meio século, começou com questões de hidrodinâmica e passou depois por eletricidade, óptica, termodinâmica e outros assuntos.

Termodinâmica

Em 1847, Thomson já havia adquirido reputação como um cientista precoce e pouco convencional quando participou da reunião anual da Associação Britânica para o Avanço da Ciência, em Oxford. Ali ouviu James Prescott Joule fazer mais uma de suas tentativas, até então pouco eficazes, de contestar a teoria calórica do calor e a teoria da máquina térmica construída por Sadi Carnot e Émile Clapeyron. Joule defendia a conversibilidade entre calor e trabalho e sua equivalência mecânica.

Thomson ficou interessado, mas permaneceu cético. Embora considerasse que os resultados de Joule exigiam explicação teórica, manteve por algum tempo um compromisso ainda maior com a escola de Carnot e Clapeyron. Previu que o ponto de fusão do gelo deveria diminuir com o aumento da pressão, pois, caso contrário, a expansão da água ao congelar poderia ser usada para produzir um moto-perpétuo. A confirmação experimental em seu laboratório reforçou suas convicções.

Em 1848, insatisfeito com o fato de o termômetro a gás fornecer apenas uma definição operacional dependente das propriedades da substância usada, Thomson propôs uma escala absoluta baseada na teoria das máquinas reversíveis de Carnot. Nessa primeira proposta, "uma unidade de calor descendo de um corpo A à temperatura T° para um corpo B à temperatura (T−1)° produziria o mesmo efeito mecânico [trabalho], qualquer que fosse o número T". A escala seria "inteiramente independente das propriedades físicas de qualquer substância específica".

Essa escala de 1848 não era ainda a escala Kelvin moderna. Thomson procurava, acima de tudo, definir a temperatura sem depender de mercúrio, ar ou outra substância termométrica. Depois de aceitar a conservação da energia e a equivalência entre calor e trabalho, ele reformulou o problema. Em 1854, no segundo trabalho conjunto de Joule e Thomson sobre os efeitos térmicos de fluidos em movimento, os dois apresentaram uma escala termodinâmica baseada na função de Carnot, equivalente à escala de temperatura de um gás ideal e diretamente relacionada à forma posteriormente conhecida como escala Kelvin.

No artigo de 1848, Thomson ainda escreveu:

"... A conversão de calor (ou calórico) em efeito mecânico é provavelmente impossível, certamente ainda não descoberta."

Uma nota de rodapé, porém, indicava suas primeiras dúvidas sobre a teoria calórica e mencionava as "descobertas muito notáveis" de Joule. Thomson não enviou uma cópia do artigo a Joule, mas, quando Joule o leu, escreveu-lhe em 6 de outubro dizendo que seus estudos haviam demonstrado a conversão de calor em trabalho e que preparava novas experiências. Thomson respondeu em 27 de outubro, contando que também planejava experiências e esperava reconciliar as duas posições.

Thomson voltou a examinar a publicação original de Carnot e apresentou sua análise à Sociedade Real de Edimburgo em janeiro de 1849, ainda convencido de que a teoria era fundamentalmente correta. Embora não tenha realizado novas experiências nos dois anos seguintes, tornou-se cada vez mais insatisfeito com a teoria de Carnot e mais convencido pelos argumentos de Joule. Em fevereiro de 1851 sentou-se para organizar suas novas ideias. Não sabia inicialmente como formular a teoria, e o artigo passou por sucessivos rascunhos até que decidiu tentar reconciliar Carnot e Joule. Durante a reescrita, considerou ideias que participariam da formação da segunda lei da termodinâmica. Na teoria de Carnot, o calor perdido era absolutamente perdido, mas Thomson sustentava que era "perdido para o homem de forma irrecuperável, mas não perdido no mundo material".

Thomson aplicou a ideia de dissipação ao cosmos. Em seu texto de 1852 "On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy", argumentou que processos irreversíveis reduzem a quantidade de energia mecânica disponível, embora a energia não seja destruída. Essa ideia participou das primeiras formulações físicas que depois seriam reunidas sob o conceito de morte térmica do universo.

Acredito que a tendência no mundo material é que o movimento se torne difuso e que, no todo, esteja ocorrendo gradualmente o inverso da concentração. Acredito que nenhuma ação física possa restaurar o calor emitido pelo Sol, e que essa fonte não seja inesgotável. Acredito também que os movimentos da Terra e dos outros planetas estejam perdendo vis viva, convertida em calor, e que, embora alguma vis viva possa ser restaurada à Terra, por exemplo, pelo calor recebido do Sol ou por outros meios, a perda não pode ser precisamente compensada e considero provável que seja compensada de forma insuficiente.

A compensação exigiria "um ato criador ou um ato dotado de poder semelhante". Thomson formulou ainda o paradoxo da morte térmica, ou paradoxo de Kelvin, em 1862, usando a segunda lei para rejeitar a possibilidade de um universo infinitamente antigo. O argumento foi depois ampliado por William Rankine.

Na formulação publicada em 1851, Thomson declarou que "toda a teoria da potência motriz do calor está fundamentada em ... duas ... proposições, devidas respectivamente a Joule, e a Carnot e Clausius". Em seguida apresentou uma formulação da segunda lei:

É impossível, por meio de agentes materiais inanimados, obter efeito mecânico de qualquer porção de matéria resfriando-a abaixo da temperatura do mais frio dos objetos ao seu redor.

No artigo, Thomson apoiou a teoria de que o calor era uma forma de movimento, mas reconheceu ter sido influenciado pelo pensamento de Humphry Davy e pelas experiências de Joule e Julius von Mayer. Assim que leu o artigo, Joule escreveu a Thomson com comentários e perguntas. Começou então uma colaboração produtiva, embora em grande parte por correspondência. Joule realizava experiências, Thomson analisava os resultados e sugeria novos testes. A colaboração durou de 1852 a 1856. Entre seus resultados estava o efeito Joule-Thomson, por vezes chamado efeito Kelvin-Joule. Os trabalhos publicados facilitaram a aceitação do trabalho de Joule e da teoria cinética dos gases.

Thomson publicou mais de 650 artigos científicos e solicitou cerca de 70 patentes, embora nem todas tenham sido concedidas.

Cabo transatlântico

Cálculos da taxa de transmissão

Ver artigo principal: Cabo telegráfico transatlântico

Embora tivesse prestígio no meio acadêmico, Thomson ainda era pouco conhecido pelo público. Em setembro de 1852 casou-se com Margaret Crum, amiga desde a infância e filha de Walter Crum. A saúde dela piorou durante a lua de mel, e Thomson conviveu com o sofrimento da esposa durante os 17 anos seguintes. Em 16 de outubro de 1854, George Gabriel Stokes escreveu-lhe para despertar novamente seu interesse pelo trabalho, pedindo sua opinião sobre experiências de Faraday relacionadas ao projeto do cabo telegráfico transatlântico.

Faraday havia mostrado que a construção de um cabo limitaria a velocidade com que mensagens poderiam ser enviadas, aquilo que em terminologia posterior seria sua largura de banda. Thomson dedicou-se ao problema e publicou uma resposta naquele mesmo mês. Expressou os resultados em termos da taxa de sinalização de dados que poderia ser alcançada e das consequências econômicas para a receita potencial do empreendimento transatlântico. Em outra análise de 1855, ressaltou o efeito que o projeto do cabo teria sobre sua rentabilidade.

Thomson sustentou que, para um cabo de construção determinada em seu modelo, a velocidade de sinalização variava inversamente com o quadrado do comprimento do cabo. Seus resultados foram contestados em uma reunião da Associação Britânica em 1856 por Wildman Whitehouse, eletricista da Atlantic Telegraph Company. Whitehouse talvez tivesse interpretado incorretamente seus próprios experimentos, mas também enfrentava pressão financeira porque os planos para o cabo já estavam adiantados. Acreditava que os cálculos de Thomson significavam que o cabo deveria ser "abandonado por ser prática e comercialmente impossível".

Thomson respondeu a Whitehouse em uma carta publicada na revista Athenaeum, entrando no debate público. Recomendava um condutor maior e uma seção maior de isolamento. Não considerava Whitehouse incompetente e suspeitava que ele possuísse habilidade prática suficiente para fazer o projeto existente funcionar. O trabalho de Thomson chamou a atenção dos responsáveis pelo empreendimento. Em dezembro de 1856 foi eleito para o conselho de administração da Atlantic Telegraph Company.

Do cientista ao engenheiro

Thomson tornou-se consultor científico de uma equipe em que Whitehouse era o eletricista-chefe e Sir Charles Tilston Bright o engenheiro-chefe. Whitehouse, porém, prevaleceu nas especificações, apoiado por Faraday e Samuel Morse.

O registrador de sifão telegráfico de William Thomson, exposto no Porthcurno Telegraph Museum em janeiro de 2019

Thomson embarcou no navio lançador de cabos HMS Agamemnon em agosto de 1857. Whitehouse ficou em terra devido a uma doença. A viagem terminou depois que o cabo se rompeu após cerca de 610 km. Thomson participou dos trabalhos publicando no Engineer uma teoria das tensões envolvidas no lançamento de um cabo submarino. Mostrou que, quando a linha deixa um navio a velocidade constante em água de profundidade uniforme, afunda seguindo uma inclinação reta desde o ponto em que entra na água até o ponto em que toca o fundo.

Thomson desenvolveu um sistema completo para operar um telégrafo submarino capaz de transmitir um caractere a cada 3,5 segundos. Patenteou os elementos principais do sistema, o galvanômetro de espelho e o registrador de sifão, em 1858. Whitehouse continuou ignorando muitas de suas propostas. Thomson só conseguiu mudar a execução do projeto quando convenceu o conselho de que o uso de cobre mais puro para substituir a seção de cabo perdida aumentaria a capacidade de transmissão.

O conselho exigiu que Thomson participasse da expedição de lançamento de 1858 sem remuneração e tomasse parte ativa no projeto. Em troca, ele conseguiu que seu galvanômetro de espelho fosse testado ao lado do equipamento de Whitehouse, embora o conselho demonstrasse pouco entusiasmo. Thomson considerou insuficiente o acesso que recebeu, e o Agamemnon precisou voltar depois de uma tempestade severa em junho de 1858. Em Londres, o conselho estava prestes a abandonar o empreendimento e reduzir as perdas vendendo o cabo. Thomson, Cyrus West Field e Curtis Lampson defenderam outra tentativa e venceram a discussão. Thomson insistia que os problemas técnicos podiam ser resolvidos. Embora empregado como consultor, durante as viagens adquiriu experiência prática de engenharia e frequentemente assumia a dianteira diante de emergências, sem evitar trabalho manual. Um cabo foi concluído em 5 de agosto.

Desastre e triunfo

Os receios de Thomson se confirmaram quando o equipamento de Whitehouse se mostrou pouco sensível e precisou ser substituído pelo galvanômetro de espelho de Thomson. Whitehouse continuou afirmando que seu aparelho prestava o serviço e passou a adotar medidas extremas para tentar corrigir os problemas. Acabou danificando fatalmente o cabo ao aplicar uma descarga de alta tensão através de bobinas de indução de cerca de 1,5 m instaladas em terra na ilha Valentia, ponto oriental de chegada do cabo.

Quando o cabo falhou completamente, Whitehouse foi demitido. Thomson se opôs à decisão e recebeu uma repreensão do conselho por sua interferência. Mais tarde lamentou ter concordado com demasiada facilidade com muitas propostas de Whitehouse e não tê-las contestado com maior firmeza.

Uma comissão conjunta de investigação foi criada pelo Board of Trade e pela Atlantic Telegraph Company. A maior parte da responsabilidade pela falha do cabo foi atribuída a Whitehouse. A comissão concluiu que, embora cabos submarinos fossem conhecidos pela baixa confiabilidade, a maior parte dos problemas decorrera de causas conhecidas e evitáveis. Thomson foi nomeado para uma comissão de cinco membros encarregada de recomendar as especificações de um novo cabo. O relatório foi apresentado em outubro de 1863.

Em julho de 1865, Thomson participou de outra expedição a bordo do Great Eastern, mas a viagem voltou a enfrentar problemas técnicos. O cabo foi perdido depois de aproximadamente 1.900 km terem sido lançados, e o projeto foi abandonado. Uma nova tentativa em 1866 instalou outro cabo em duas semanas e depois recuperou e completou o cabo de 1865. O público recebeu a operação como um triunfo, e Thomson recebeu parte considerável das homenagens. Ele e outros responsáveis pelo projeto foram feitos cavaleiros em 10 de novembro de 1866. Para explorar comercialmente suas invenções destinadas à sinalização em longos cabos submarinos, Thomson formou uma sociedade com C. F. Varley e Fleeming Jenkin. Com Jenkin, criou também um transmissor automático compensado, um tipo de chave telegráfica para enviar mensagens por cabo.

Expedições posteriores

O iate à vela Lalla Rookh, de Lorde Kelvin

Thomson participou da instalação do cabo submarino atlântico francês de 1869 e, com Jenkin, foi engenheiro dos cabos Western and Brazilian e Platino-Brazilian, auxiliado pelo estudante Alfred Ewing. Esteve presente no lançamento da seção entre Pará e Pernambuco dos cabos da costa brasileira em 1873.

Margaret, esposa de Thomson, morreu em 17 de junho de 1870, e ele decidiu fazer mudanças em sua vida. Já afeito à navegação, comprou em setembro uma escuna de 126 toneladas, a Lalla Rookh, que passou a usar para receber amigos e colegas cientistas. Seu interesse pelo mar prosseguiu em 1871, quando foi nomeado para a comissão pública que investigou o naufrágio do HMS Captain.

Em junho de 1873, Thomson e Jenkin estavam a bordo do Hooper, a caminho de Lisboa, com cerca de 4.000 km de cabo quando surgiu uma falha. Seguiu-se uma parada não programada de 16 dias na Madeira, onde Thomson se aproximou de Charles R. Blandy e suas três filhas. Em 2 de maio de 1874 partiu para a Madeira no Lalla Rookh. Ao se aproximar do porto, sinalizou para a residência dos Blandy: "Você quer se casar comigo?". Fanny, Frances Anna Blandy, respondeu por sinalização: "Sim". Thomson casou-se com Fanny, 13 anos mais jovem, em 24 de junho de 1874.

Outras contribuições

Treatise on Natural Philosophy

Ver artigo principal: Treatise on Natural Philosophy

Lorde Kelvin, por Hubert von Herkomer

Entre 1855 e 1867, Thomson colaborou com Peter Guthrie Tait em um livro que organizava o estudo da mecânica a partir da matemática da cinemática, a descrição do movimento sem levar em conta as forças. O texto desenvolveu a dinâmica em diferentes áreas, mantendo a energia como princípio comum. Uma segunda edição, ampliada para duas partes encadernadas separadamente, apareceu em 1879. O livro passou a ser usado no ensino inicial da física matemática.

Eletricidade atmosférica

Thomson trabalhou por um período relativamente curto, entre 1859 e 1861, com eletricidade atmosférica. Criou instrumentos para medir o campo elétrico atmosférico, usando alguns dos eletrômetros inicialmente desenvolvidos para trabalhos telegráficos. Testou-os em Glasgow e durante férias em Arran. Suas medições em Arran foram suficientemente rigorosas e bem calibradas para mais tarde serem usadas na estimativa da poluição atmosférica do século XIX na região de Glasgow a partir dos efeitos da poluição sobre o campo elétrico atmosférico.

O método do eletrômetro de gotas d'água de Thomson foi usado durante muitos anos para medir o campo elétrico atmosférico no Observatório de Kew e no Observatório de Eskdalemuir, e um aparelho ainda era usado operacionalmente no Observatório de Kakioka, no Japão, até o início de 2021. Thomson pode ter observado sem perceber efeitos elétricos atmosféricos causados pela tempestade solar de 1859, o Evento Carrington, no começo de setembro daquele ano.

Teoria do átomo-vórtice

Ver artigo principal: Teoria do átomo-vórtice

Entre 1870 e 1890, a teoria do átomo-vórtice, segundo a qual um átomo seria um vórtice no éter luminífero, tornou-se popular entre físicos e matemáticos britânicos. Thomson iniciou essa linha de pesquisa. Sua teoria diferia da teoria dos vórtices do século XVII de René Descartes. Thomson pensava em um contínuo único, enquanto Descartes concebia três tipos de matéria, relacionados respectivamente à emissão, transmissão e reflexão da luz. Cerca de 60 trabalhos sobre o assunto foram escritos por aproximadamente 25 cientistas. Seguindo Thomson e Tait, desenvolveu-se o ramo da topologia conhecido como teoria dos nós. A iniciativa de Thomson permaneceu objeto de estudos sobre a formação dessa área da matemática.

Navegação e marés

Máquina de previsão de marés de Thomson

Thomson era um velejador entusiasmado. Seu interesse pelo mar pode ter surgido, ou aumentado, durante as experiências no Agamemnon e no Great Eastern. Desenvolveu um novo método de sondagem de profundidade, no qual um fio de piano de aço substituía a linha manual comum. O fio descia com tão pouco atrito que era possível fazer "sondagens em movimento" enquanto o navio navegava a toda velocidade. Thomson acrescentou um manômetro para registrar a profundidade alcançada pela chumbada. Na mesma época retomou o método de Sumner para determinar a posição de um navio e calculou tabelas para facilitar sua aplicação.

Thomson aplicou a análise harmônica à previsão das marés. Em 1872 projetou uma máquina mecânica que combinava dez componentes astronômicos das marés e desenhava a curva prevista para um determinado porto. O primeiro exemplar funcional de seu projeto foi construído em Londres pela A. Légé & Co. e conseguia traçar cerca de um ano de marés em aproximadamente quatro horas.

Em 1878 desenvolveu também um analisador harmônico mecânico, construído por R. W. Munro. O aparelho empregava discos, esferas e rolos para decompor curvas registradas em seus componentes harmônicos. O Meteorological Office o utilizou para analisar variações de temperatura e pressão atmosférica. Thomson também desenvolveu um analisador harmônico voltado aos cálculos de maré.

Analisador harmônico de Kelvin, de 1878

Durante a década de 1880, Thomson trabalhou no aperfeiçoamento da bússola ajustável para corrigir erros de desvio magnético causados pelo uso crescente de ferro na arquitetura naval. Seu projeto melhorava instrumentos anteriores, pois era mais estável e sofria menos com atrito. O desvio causado pelo magnetismo do navio era compensado por massas de ferro móveis na bitácula. As alterações exigiram muito trabalho sobre princípios estudados por George Biddell Airy e outros, mas introduziram pouca física nova. A atividade de Thomson junto a autoridades e colegas favoreceu a adoção de seu instrumento pelo Almirantado Britânico.

Bússola marítima de Kelvin

Os biógrafos científicos de Thomson, quando deram alguma atenção às suas inovações na bússola, geralmente apresentaram o episódio como uma triste história de administradores navais pouco perspicazes resistindo a invenções extraordinárias de uma mente científica superior. Autores favoráveis à Marinha, em contrapartida, retratam Thomson como um homem de talento e entusiasmo inegáveis, com algum conhecimento verdadeiro do mar, que conseguiu transformar um punhado de ideias modestas de projeto de bússolas em um monopólio comercial para sua própria empresa, usando sua reputação como arma nos tribunais para derrotar até pequenas alegações de originalidade de outros e persuadindo o Almirantado e a lei a ignorar as deficiências de seu próprio projeto e as qualidades dos concorrentes. A verdade parece estar em algum ponto entre os dois extremos.

Charles Babbage estivera entre os primeiros a sugerir que um farol poderia sinalizar um número próprio por meio de ocultações de sua luz. Thomson apontou as vantagens do código Morse para esse fim e defendeu que os sinais fossem formados por lampejos curtos e longos correspondentes aos pontos e traços.

Padrões elétricos

Thomson trabalhou intensamente para introduzir métodos e aparelhos de medição elétrica de precisão. Já em 1845 apontou que os resultados experimentais de William Snow Harris estavam de acordo com as leis de Charles Augustin de Coulomb. Nas Memoirs of the Roman Academy of Sciences de 1857 publicou uma descrição de seu eletrômetro de anel dividido, baseado no eletroscópio de Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger. Criou uma sequência de instrumentos, entre eles o eletrômetro de quadrantes, que cobria grande parte das medições eletrostáticas. Inventou também a balança de corrente, chamada balança de Kelvin ou balança de ampère, para a determinação precisa do ampere, unidade de corrente elétrica.

Em 1853, no artigo "On Transient Electric Currents", Thomson tratou matematicamente a descarga de uma garrafa de Leiden por um circuito com resistência e autoindutância. Mostrou as condições em que a descarga deveria ser oscilatória e amortecida e aquelas em que deveria decair sem inverter o sentido da corrente.

Seus trabalhos também participaram da formação da terminologia magnética. Thomson introduziu os termos "permeabilidade" e "susceptibilidade" no estudo das propriedades magnéticas dos materiais.

Em experimentos publicados em 1857, Thomson observou em ferro e níquel que a resistência elétrica variava com a orientação da magnetização em relação à corrente, fenômeno chamado posteriormente magnetorresistência anisotrópica.

A partir de aproximadamente 1880, foi auxiliado em suas experiências pelo engenheiro eletricista Magnus Maclean, FRSE.

Em 1890, Thomson foi nomeado presidente da International Niagara Commission, criada para avaliar formas de aproveitar e transmitir a energia das Cataratas do Niágara. A comissão estudou propostas hidráulicas, mecânicas, de ar comprimido e elétricas. O projeto acabou adotando geração e transmissão polifásicas em corrente alternada em 1893. Kelvin, porém, resistiu durante parte do processo à escolha da corrente alternada e manteve preferência pela corrente contínua, mesmo depois de a comissão e os responsáveis pelo empreendimento terem avançado para o sistema alternado.

Em reconhecimento ao trabalho de padronização elétrica, a Comissão Eletrotécnica Internacional elegeu Thomson como seu primeiro presidente em sua reunião preliminar, realizada em Londres em 26 e 27 de junho de 1906.

Idade da Terra

Caricatura de Kelvin feita por Spy para a revista Vanity Fair, 1897

Kelvin fez uma das primeiras estimativas da idade da Terra baseadas na física. Seu trabalho juvenil sobre a forma da Terra e seu interesse pela condução de calor levaram-no a estudar o resfriamento do planeta e a inferir sua idade a partir dos cálculos. Thomson era criacionista em sentido amplo, mas não seguia a geologia diluviana, posição que já havia perdido amplo apoio científico na década de 1840. Sustentava que as leis da termodinâmica operavam desde o nascimento do Universo e imaginava um processo dinâmico de formação e evolução do Sistema Solar e de outras estruturas, seguido por dissipação gradual da energia disponível. Desenvolveu a ideia de que a Terra já fora quente demais para sustentar vida e contrapôs essa hipótese ao uniformitarismo, que admitia condições comparáveis desde um passado indefinido. Escreveu: "Esta Terra, certamente há um número moderado de milhões de anos, era um globo incandescente...".

Em 1863, Thomson publicou "On the Rigidity of the Earth", no qual examinou a resposta da Terra às forças geradoras das marés da Lua e do Sol para investigar sua rigidez.

Depois da publicação de A Origem das Espécies, de Charles Darwin, em 1859, Thomson viu em sua estimativa relativamente curta do período habitável da Terra uma dificuldade para a explicação gradualista da seleção natural de Darwin para o surgimento da biodiversidade. Suas próprias ideias favoreciam uma forma de evolucionismo teísta acelerada por orientação divina. Propôs ainda que a vida na Terra poderia ter evoluído a partir de plantas cujas sementes teriam sido trazidas de outros planetas por meteoritos. Seus cálculos mostravam que o Sol não poderia existir por tempo suficiente para permitir o lento desenvolvimento evolutivo, a menos que fosse aquecido por uma fonte de energia desconhecida pela ciência vitoriana.

Thomson entrou em debate público com geólogos e com defensores de Darwin, entre eles John Tyndall e Thomas Henry Huxley. Em resposta a um discurso de Huxley à Sociedade Geológica de Londres em 1868, apresentou "Of Geological Dynamics", em 1869, contestando a afirmação dos geólogos de que a Terra deveria ter uma idade extremamente grande, talvez de bilhões de anos.

Em 1862, Thomson publicou uma estimativa que colocava a idade da Terra entre aproximadamente 20 e 400 milhões de anos. A amplitude decorria de sua incerteza sobre a temperatura de fusão das rochas, que ele relacionava à temperatura do interior terrestre, e sobre a condutividade térmica e o calor específico das rochas. Nos anos seguintes refinou os argumentos e reduziu o limite superior. Em 1897, já como Lorde Kelvin, apresentou uma estimativa de aproximadamente 20 a 40 milhões de anos.

Seu antigo assistente John Perry publicou em 1895 um trabalho que questionava uma hipótese fundamental de Kelvin. O cálculo tratava o transporte de calor pelo interior da Terra essencialmente como condução através de um corpo sólido. Perry mostrou que um interior capaz de transportar calor com muito mais eficiência, como ocorreria por circulação ou convecção, poderia manter o gradiente térmico observado na superfície durante um período muito maior.

Experimentos com rádio no início do século XX mostraram que substâncias radioativas liberavam calor. Em 1903, Ernest Rutherford e H. T. Barnes publicaram medições ligando o aquecimento à emanação do rádio. Essa nova fonte de energia não fazia parte dos cálculos de Kelvin. Ela, porém, não explica sozinha por que sua estimativa da idade terrestre era baixa. A análise de Perry já havia mostrado, antes da descoberta da radioatividade, que a convecção no interior terrestre podia invalidar o modelo de resfriamento puramente condutivo. A introdução da distribuição conhecida de elementos radioativos no cálculo de Kelvin também não basta, por si só, para eliminar sua conclusão.

A datação radiométrica, desenvolvida nos primeiros anos do século XX, forneceu um método independente para estabelecer idades geológicas. Kelvin não publicou uma retratação formal de seus cálculos da idade da Terra. Também sustentava uma limitação independente baseada na idade do Sol. A principal fonte de energia solar conhecida por ele era o colapso gravitacional. A dificuldade só foi resolvida quando a produção de energia estelar por fusão nuclear passou a ser compreendida no século XX. A astrofísica ainda usa o conceito de escala de tempo Kelvin-Helmholtz para a energia liberada por contração gravitacional.

Computação analógica

A questão de como transformar um conjunto de equações diferenciais em uma forma apropriada à computação analógica foi proposta e parcialmente resolvida por Kelvin. Propôs uma implementação baseada em um integrador mecânico projetado por seu irmão, James Thomson, mas dificuldades práticas impediram a construção completa do sistema durante sua vida.

As máquinas de previsão de marés e os analisadores harmônicos que Thomson desenvolveu na década de 1870 também eram computadores analógicos mecânicos. Elas realizavam operações matemáticas pela combinação física de movimentos contínuos.

Sua abordagem para a integração mecânica está relacionada à transformação de conjuntos de equações diferenciais em uma representação em espaço de estados apropriada à computação digital.

Kelvin em um passeio pelo rio Clyde a bordo do vapor Glen Sannox, durante seu jubileu de 17 de junho de 1896 como professor de filosofia natural em Glasgow

Vida posterior e morte

Lorde e Lady Kelvin recebem os noruegueses Fridtjof Nansen e Eva Nansen em sua casa, em fevereiro de 1897

No inverno de 1860–1861, aos 37 anos, Kelvin escorregou no gelo enquanto praticava curling perto de sua casa em Netherhall e fraturou uma perna. Por causa do acidente, não participou da reunião da Associação Britânica em Manchester, em 1861, e passou a mancar. Permaneceu uma figura conhecida nos dois lados do Atlântico até sua morte.

Thomson continuou um cristão devoto durante toda a vida. Frequentar a capela fazia parte de sua rotina diária. Via sua fé cristã como compatível com seu trabalho científico, posição que expôs em um discurso à reunião anual da Christian Evidence Society em 23 de maio de 1889.

Na lista das honrarias da coroação de 1902, publicada em 26 de junho, data inicialmente marcada para a coroação de Eduardo VII e Alexandra, Kelvin foi nomeado membro do Conselho Privado do Reino Unido e um dos primeiros integrantes da nova Ordem do Mérito. Recebeu a ordem do rei em 8 de agosto de 1902 e prestou juramento como membro do conselho no Palácio de Buckingham em 11 de agosto. Nos últimos anos, viajava com frequência para sua casa no número 15 de Eaton Place, perto de Eaton Square, em Belgravia, Londres.

Em novembro de 1907 contraiu um resfriado. Seu estado piorou até sua morte em Netherhall, em Largs, em 17 de dezembro. A pedido da Abadia de Westminster, a funerária Wylie & Lochhead preparou um caixão de carvalho revestido de chumbo. Na escuridão da noite de inverno, o cortejo saiu de Netherhall para a estação ferroviária de Largs, a cerca de 1,6 km. Grandes multidões acompanharam a passagem, e comerciantes fecharam seus estabelecimentos e reduziram a iluminação. O caixão foi colocado em um vagão especial das companhias Midland Railway e Glasgow and South Western Railway. Às 20h30, o trem partiu para Kilmarnock, onde o vagão foi acoplado ao expresso noturno para a Estação St Pancras, em Londres.

Túmulo da família Thomson na Necrópole de Glasgow

O funeral de Kelvin ocorreu em 23 de dezembro de 1907. A abadia ficou lotada, com representantes das universidades de Glasgow e Cambridge, além de representantes da França, Itália, Alemanha, Áustria-Hungria, Rússia, Estados Unidos, Canadá, Austrália, Japão e Mônaco. Kelvin foi sepultado na nave, perto da cancela do coro e dos túmulos de Isaac Newton, John Herschel e Charles Darwin. Sir George Darwin, filho de Charles Darwin, foi um dos que carregaram o caixão.

A Universidade de Glasgow realizou uma cerimônia em sua memória no Bute Hall. Kelvin pertencia à Igreja Episcopal Escocesa, frequentando a St Columba's Episcopal Church, em Largs, e, quando estava em Glasgow, a St Mary's Episcopal Church. Ao mesmo tempo que o funeral na Abadia de Westminster, houve um serviço religioso em St Columba's, em Largs, acompanhado por uma grande congregação e por autoridades municipais.

Lorde Kelvin também é lembrado no túmulo da família Thomson na Necrópole de Glasgow. O local recebeu um segundo memorial, mais recente, erguido pela Royal Philosophical Society of Glasgow, sociedade que presidiu de 1856 a 1858 e de 1874 a 1877.

Legado

Kelvin em 1906, fotografado por Russell & Sons

Limites da física clássica

Em 1884, Kelvin ministrou uma série de aulas avançadas sobre "Molecular Dynamics and the Wave Theory of Light" na Universidade Johns Hopkins. Kelvin referiu-se à equação da onda acústica que representa o som como ondas de pressão no ar e tentou formular também uma equação de onda eletromagnética, supondo um éter luminífero capaz de vibrar. Entre os participantes estavam Albert A. Michelson e Edward W. Morley, que depois realizaram a experiência de Michelson-Morley, sem encontrar o éter luminífero. Kelvin não preparou um texto das aulas, mas A. S. Hathaway fez anotações e as reproduziu por papirógrafo. Como o assunto ainda estava em desenvolvimento, Kelvin alterou o texto posteriormente, e uma versão impressa foi publicada em 1904. Suas tentativas de criar modelos mecânicos acabaram fracassando no domínio eletromagnético.

Nessas aulas, Kelvin fez uma das primeiras estimativas dinâmicas da quantidade de matéria não luminosa na Via Láctea. Tratou as estrelas como um sistema de partículas sob gravitação e relacionou o tamanho do sistema à dispersão de velocidades estelares para limitar sua densidade total. Considerou que muitas estrelas poderiam estar extintas, escuras ou fracas demais para serem vistas. Esse trabalho pertence à história inicial do problema da matéria escura, mas não pressupunha a forma não bariônica de matéria escura usada na cosmologia moderna.

Kelvin mostrou ceticismo sobre a previsão de Maxwell da pressão de radiação, mas aceitou sua existência depois de conhecer a confirmação experimental feita por Pyotr Lebedev.

Em 27 de abril de 1900, proferiu no Royal Institution uma palestra intitulada "Nineteenth-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light". As duas "nuvens" eram a dificuldade de explicar como a matéria se moveria através do éter, em especial diante dos resultados da experiência de Michelson-Morley, e os indícios de que o teorema da equipartição da mecânica estatística podia falhar. Problemas relacionados a essas questões fizeram parte do caminho que levou à teoria da relatividade e à mecânica quântica. Em 1905, Albert Einstein publicou os chamados artigos do annus mirabilis. Um explicou o efeito fotoelétrico a partir da ideia dos quanta de energia de Max Planck, outro apresentou a relatividade restrita e um terceiro explicou o movimento browniano por meio da mecânica estatística, dando forte apoio à existência dos átomos.

A formulação popular segundo a qual Kelvin teria dito que restavam "duas pequenas nuvens" num céu quase perfeito da física clássica não reproduz suas palavras e costuma ser usada para apresentá-lo incorretamente como convencido de que a física estava praticamente concluída.

Afirmações posteriormente demonstradas como falsas

Como outros cientistas, Thomson errou em algumas previsões sobre o futuro da tecnologia.

Seu biógrafo Silvanus P. Thompson escreveu que, quando a descoberta dos raios X por Wilhelm Röntgen foi anunciada no fim de 1895, Kelvin mostrou-se inteiramente cético e chegou a considerar o anúncio uma fraude. Os jornais noticiavam amplamente os novos raios, mas Kelvin manteve sua dúvida até receber do próprio Röntgen uma cópia do trabalho. Depois de ler o artigo e examinar as fotografias, escreveu a Röntgen em 17 de janeiro de 1896 dizendo que ficara muito surpreso e encantado e oferecendo suas congratulações pela descoberta. Kelvin submeteu a própria mão a uma radiografia em 6 de maio de 1896.

Sua previsão para a aviação prática com aeronaves mais pesadas que o ar foi negativa. Em 1896 recusou um convite para ingressar na Aeronautical Society, escrevendo: "Não tenho a menor molécula de fé na navegação aérea que não seja por balões, nem expectativa de bons resultados de qualquer das experiências de que ouvimos falar." Em uma entrevista a jornal em 1902, previu que "nenhum balão e nenhum aeroplano jamais terá êxito prático".

Uma frase muitas vezes atribuída a Kelvin é: "Não há nada de novo a ser descoberto na física. Tudo o que resta são medições cada vez mais precisas." Desde a década de 1980, ela é atribuída a Kelvin sem fonte ou apresentada como parte de um discurso à Associação Britânica para o Avanço da Ciência em 1900. Não há indícios de que Kelvin a tenha pronunciado. A frase parece ser uma paráfrase de uma declaração de Albert A. Michelson de 1894, na qual ele afirmou que parecia provável que os princípios fundamentais já estivessem firmemente estabelecidos e que as verdades futuras da física seriam procuradas "na sexta casa decimal". Declarações parecidas haviam sido feitas antes por outros físicos, como Philipp von Jolly. A atribuição a Kelvin em 1900 parece resultar de uma confusão com sua palestra das "duas nuvens", que apontava problemas ainda abertos da física.

Em 1898, Kelvin previu que o planeta dispunha de apenas cerca de 400 anos de suprimento de oxigênio diante da taxa de queima de combustíveis.

Epônimos

Fenômenos físicos, conceitos, dispositivos e objetos relacionados a Thomson receberam seu nome:

• efeito termoelétrico Thomson
• Lei de Voigt-Thomson
• relações de Thomson
• balança de Kelvin
• esferas de Kelvin
• padrão olho de gato de Kelvin
• acoplamento de Kelvin
• galvanômetro de espelho de Kelvin
• Material de Kelvin
• Máquina de gotas d'água de Kelvin
• Onda Kelvin
• Instabilidade de Kelvin-Helmholtz
• Luminosidade Kelvin-Helmholtz
• Mecanismo de Kelvin-Helmholtz
• Efeito Joule-Thomson
• enunciado de Kelvin-Planck
• paradoxo da morte térmica de Kelvin
• escala de tempo de Kelvin-Helmholtz
• Teorema da energia mínima de Kelvin
• conjectura de Kelvin
• estrutura de Kelvin
• espuma de Kelvin
• Funções de Kelvin
• Transformada de Kelvin
• Teorema da circulação de Kelvin
• teorema de Kelvin-Stokes
• Ponte de Kelvin
• detecção Kelvin
• Equação de Kelvin
• Divisor Kelvin-Varley
• Padrão da esteira de Kelvin
• ângulo de Kelvin
• zero kelvin
• Microscópio de força atômica com sonda Kelvin
• sonda Kelvin de varredura
• transmissor automático compensado
• Teoria dos cabos
• paradoxo do céu noturno escuro
• Idade da Terra
• sondagem de profundidade
• Dissipação
• Girostato
• Lei dos quadrados
• Primeira lei da termodinâmica
• Segunda lei da termodinâmica
• Entropia
• Morte térmica do universo
• Vetor potencial magnético
• Magnetorresistência
• Demônio de Maxwell
• Efeito piezorresistivo
• registrador de sifão
• Aproximação de fase estacionária
• Matéria escura
• Máquina de previsão de marés
• Teoria do átomo-vórtice
• Quiralidade, termo "chiral" definido por Thomson em 1893–1894
• Termodinâmica, palavra cuja forma "thermo-dynamic" Thomson empregou em 1849 e que usou como substantivo em 1851
• Energia cinética, terminologia que Thomson e Tait ajudaram a estabelecer para a energia associada ao movimento

O Monte Kelvin, na cadeia Paparoa Range, na Nova Zelândia, recebeu esse nome do botânico William Trownson.

O Promontorium Kelvin, um promontório lunar, recebeu o nome de William Thomson. A denominação foi adotada oficialmente em 1935.

O asteroide 8003 Kelvin também recebeu seu nome.

Honrarias

Busto de bronze de Lorde Kelvin, de A. McFarlane Shannan, em Glasgow

• Fellow da Sociedade Real de Edimburgo, 1847.
  • Medalha Keith, 1864.
  • Gunning Victoria Jubilee Prize, 1887.
  • Presidente, 1873–1878, 1886–1890 e 1895–1907.
• Membro estrangeiro da Academia Real das Ciências da Suécia, 1851.
• Membro honorário da Manchester Literary and Philosophical Society, 1851.
• Fellow da Royal Society, 1851.
  • Medalha Real, 1856.
  • Medalha Copley, 1883.
  • Presidente, 1890–1895.
• Membro honorário do Royal College of Preceptors, atual College of Teachers, 1858.
• Membro honorário da Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland, 1859.
• Feito Knight Bachelor em 1866.
• Comendador da Imperial Ordem da Rosa, do Brasil, 1873.
• Comendador da Legião de Honra, da França, 1881.
  • Grande-oficial da Legião de Honra, 1889.
• Cavaleiro da ordem prussiana Pour le Mérite, 1884.
• Comendador da Ordem de Leopoldo, da Bélgica, 1890.
• Barão Kelvin, de Largs, no condado de Ayr, 1892. O título deriva do rio Kelvin, que passa pelos terrenos da Universidade de Glasgow. O título extinguiu-se com sua morte, pois não deixou herdeiros.
• Cavaleiro grã-cruz da Real Ordem Vitoriana, 1896.
• Doutor honorário em Direito, LL.D., pela Universidade Yale, em 5 de maio de 1902.
• Um dos primeiros membros da Ordem do Mérito, 1902.
• Membro do Conselho Privado do Reino Unido, em 11 de agosto de 1902.
• Doutor honorário em matemática pela Universidade Real Frederico, atual Universidade de Oslo, em 6 de setembro de 1902, durante as comemorações do centenário do nascimento de Niels Henrik Abel.
• Primeiro estrangeiro a receber a Medalha John Fritz, 1905.
• Ordem da Primeira Classe da Ordem do Tesouro Sagrado, do Japão, 1901.
• Sepultado na Abadia de Westminster, em Londres, perto de Isaac Newton.
• Retratado em cédulas da série "Famous Scots" do Clydesdale Bank, entre elas uma nota de £100 que trazia Kelvin na frente e a Universidade de Glasgow no verso.
• Integrado ao Scottish Engineering Hall of Fame em 2011.
• O Dia Mundial da Refrigeração ocorre em 26 de junho. A data foi escolhida por ser o aniversário de Kelvin e é comemorada desde 2019.

Brasão

Brasão de William Thomson, Barão Kelvin

Elemento	Descrição
Timbre	Um braço ereto, vestido de azul e com punho de prata, cuja mão segura cinco espigas de centeio em suas cores naturais.
Escudo	De prata, com uma cabeça de cervo vermelha e, no chefe azul, um raio em suas cores naturais, alado de ouro, entre duas rosetas de espora prateadas.
Suportes	À direita, um estudante da Universidade de Glasgow segurando um voltímetro marítimo. À esquerda, um marinheiro segurando uma bobina, cuja corda passa pela outra mão e sustenta a chumbada de uma máquina de sondagem.
Lema	Honesty without fear, "Honestidade sem medo".

Ver também

• Kelvin, unidade de temperatura do SI que recebeu seu nome
• Efeito Joule-Thomson, efeito termodinâmico estudado por Thomson e James Prescott Joule
• Termodinâmica, área da física à qual Thomson dedicou parte de seus trabalhos
• Computador analógico, classe de máquinas à qual pertenciam seus dispositivos de cálculo
• Royal Society, sociedade científica que Thomson presidiu entre 1890 e 1895
• Sociedade Real de Edimburgo, sociedade científica escocesa que Thomson presidiu em três períodos

Fontes citadas

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• Thomson, W.; Tait, P. G. (1872). Elements of Natural Philosophy (em inglês). [S.l.]: At the University Press  Segunda edição, 1879. Reeditado pela Cambridge University Press em 2010, ISBN 978-1-108-01448-9.
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• Thomson, W. (1882–1911). Mathematical and Physical Papers (em inglês). [S.l.]: Cambridge University Press. Cópia arquivada em 22 de fevereiro de 2025  Seis volumes.
  • Volume I. 1841–1853, Internet Archive.
  • Volume II. 1853–1856, Internet Archive.
  • Volume III. Elasticity, heat, electro-magnetism, Internet Archive.
  • Volume IV. Hydrodynamics and general dynamics, HathiTrust.
  • Volume V. Thermodynamics, cosmical and geological physics, molecular and crystalline theory, electrodynamics, Internet Archive.
  • Volume VI. Voltaic theory, radioactivity, electrions, navigation and tides, miscellaneous, Internet Archive.
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Ligações externas

• Commons

• William Thomson no Wikiquote.
• Obras de William Thomson no Wikisource em inglês.
• "Kelvin, William Thomson, Baron", artigo da Encyclopaedia Britannica de 1911.
• Obras de William Thomson no Projeto Gutenberg.
• Biografia de William Thomson no MacTutor History of Mathematics Archive.
• Obras de William Thomson no Internet Archive.
• Obras de William Thomson no LibriVox.
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• William Thomson: king of Victorian physics, Physics World.
• Measuring the Absolute: William Thomson and Temperature, de Hasok Chang e Sang Wook Yi.
• Reprint of papers on electrostatics and magnetism, Gallica.
• The Molecular Tactics of a Crystal, Internet Archive.
• Quotations, coleção com fontes para citações atribuídas a Kelvin.
• Kelvin Building Opening - The Leys School, Cambridge (1893).
• The Kelvin Library.

Precedido por George Gabriel Stokes	Presidente da Royal Society 1890–1895	Sucedido por Joseph Lister
Precedido por John Dalrymple, 10.º Conde de Stair	Chanceler da Universidade de Glasgow 1904–1907	Sucedido por Archibald Primrose, 5.º Conde de Rosebery