创立开尔文温标

热学的发展与汤姆生的贡献是分不开的，略加思索我们便能想起开尔文温标、热力学第二定律的开尔文说法、焦耳-汤姆生效应等等。

1824年6月26日，威廉·汤姆生出生在英国贝尔发斯特。父亲老汤姆生是皇家学院的数学教授，性情温和，治学严谨。在几个兄弟姐妹中，他最受父亲宠爱。汤姆生从小十分聪明，智力过人，十岁就进入大学。1845年，汤姆生毕业时获得数学学士的学位，后来又获得史密斯奖章。1846年，他到格拉斯哥大学任讲师，不久就升为教授。1851年，年仅二十七岁的汤姆生被选为伦敦皇家学会会员。由于他在科学事业上屡有建树，得到各界人士的尊敬与爱戴。从1890年起，他被选为皇家学会会长，并且连选连任。1866年，他因建成大西洋海底通信电缆有功，被英国政府封为爵士。1892年，又被授予“开尔文勋爵”的封号。从此，人们就把威廉·汤姆生称为开尔文爵士（图3-1）。

（图3-1）威廉·汤姆生

1847年，在牛津召开的英国科学协会会议上，开尔文结识了焦耳。在焦耳的鼓励下，开尔文把精力用到热学研究方面。就在他们相识的第二年，即1848年，开尔文就创立了热力学温标，或者叫开尔文温标，简称开氏温标。

有一段时期，关于温标的定义很混乱。我们知道，要建立一种温标需要选择某种测温物质，并利用它的某个随温度变化的属性来标志温度。当时比较普遍的是利用水银或气体的热胀冷缩特性。但是，利用水银温度计来建立摄氏温标的话，就要求水银在常温范围内是随温度升高而均匀地膨胀的。然而，怎样来确定这种“均匀膨胀性”呢？如果我们假定气体是均匀膨胀的，以此为依据来测定水银的膨胀特性的话，就会发现后者并非完全均匀的。反之亦然，以水银为标准去测定气体的膨胀特性，会发现它也不是均匀膨胀的。这表明，测温特性是因物质而异的。能不能建立一种不依赖于任何测温物质及其测温特性的“绝对温标”呢？开尔文第一个想到这个问题的重要性，并在卡诺定理的基础上，建立了“热力学温标”，即绝对温标。为了纪念他的功绩，后人将这一温标也称为“开氏温标”。在1927年第七届国际计量大会上，将这一温标定为最基本的温标，1960年第十一届国际计量大会规定用单一固定点（水的三相点273.16 K）来定义，其符号T，单位为开尔文（K）。同时摄氏温度t定义为T－273.15。由这一定义知道，热力学温度相差1度，摄氏温度也相差1度。

除此之外，开尔文在1851年独立的发表了热力学第二定律的开尔文氏说法。

1854年开尔文发现了汤姆逊热电效应，并运用刚刚建立的热力学理论把1821年与1834年分别发现的塞贝克效应、珀耳帖效应和他自己所研究发现的汤姆逊效应的三种热电现象联系起来，用数学公式的形式描述出了它们之间的相互关系。这项工作不仅促进了热电偶材料的研究，而且也丰富了热电偶测温的理论基础。

科学小链接

绝对零度

把-273.15℃定作热力学温标（绝对温标）的零度，叫做绝对零度。绝对零度是理论上所能达到的最低温度，在此温度下物体没有内能。没有一个地方有这个温度，即使是宇宙的最深处，温度也比绝对零度高3度，人类也不可能制造出来这个温度，只能无限的接近。