Antonio Rojo - Физике становится тепло. Лорд Кельвин. Классическая термодинамика

Томсон и фон Гельмгольц испытывали взаимное восхищение. Последний как-то сказал:

«В любом случае мы должны восхищаться проницательностью Томсона: он в символах математической формулы, известной очень давно, в которой говорится только о тепле, объеме и давлении тел, был способен различить следствия, затрагивающие целую Вселенную».

Научная карьера фон Гельмгольца была довольно любопытной: он начинал как врач, а закончил как физик, пройдя через физиологию и изучение физики и математики, необходимых для понимания моделей и теорий, развивавшихся в его время. Это дало ему обширные знания в различных научных дисциплинах. Его знакомство с Томсоном состоялось в 1855 году. Удивленный фон Гельмгольц писал жене:

«Так как это один из самых выдающихся физиков и математиков в Европе, я ожидал, что встречусь с человеком несколько моложе меня, и был немало удивлен, когда передо мной появился чрезвычайно светловолосый человек с юным, почти женственным обликом. [...] Я должен добавить, что он превосходит всех великих ученых, которых я знаю лично, в остроте, ясности и скорости ума настолько, и я иногда чувствую себя неповоротливым в сравнении с ним».

Удивление фон Гельмгольца имело под собой основания: Томсону исполнился только 31 год.

Кроме того что Уильям Томсон внес значительный вклад в становление термодинамики, он также был прекрасным инженером, работавшим над разнообразными темами. Пользуясь той же методикой, которая принесла ему успех в науке, он приступил к решению различных технологических проблем, получив несколько патентов и участвуя в масштабных проектах.

Вся эта деятельность позволила ученому заработать огромное состояние.

В 1889 году была образована компания Niagara Falls Power Company для строительства завода по производству электроэнергии на Ниагарском водопаде. Предприятие рассчитывало на участие Cataract Construction Company в качестве дочерней компании и на финансирование со стороны магнатов Уильяма Вандербильта, Джона Моргана и Джона Астора (последний считался самым богатым человеком своего времени, он погиб при крушении «Титаника» ). Президентом компании был Эдвард Адамс. Cataract Construction Сотрапу финансировала создание Международной ниагарской комиссии, в состав которой вошли Уильям Анвин, британский специалист по гидравлике, Теодор Турреттини, швейцарский инженер с обширным опытом строительства гидростанций, Элётер-Эли-Никола Маскар, французский физик, исследователь в сфере оптики, электромагнетизма и метеорологии, Коулмен Селлерс, американский инженер и исследователь, и Уильям Томсон, возглавивший комиссию.

Целью комиссии было решение двух важных проблем: как вырабатывать электричество на водопаде и, особенно, как передавать его на большие расстояния для коммерческого использования. Первая проблема была решена довольно легко с помощью турбин, построенных женевской компанией Faesch & Piccard. Однако передача произведенной энергии была в то время довольно сложным делом. Комиссия объявила конкурс решений со значительной премией (22 тысячи долларов), и в итоге была принята трехфазная система переменного тока, которую за несколько лет до этого изобрел сербский инженер Никола Тесла (1856-1943).

Компания Westinghouse Electric & Manufacturing Соmраnу отвечала за монтаж систем. Станция произвела первую энергию 26 августа 1895 года, а 15 ноября следующего года произведенное электричество дошло до города Буффало, расположенного на расстоянии примерно 30 км.

В 1890 году Томсон был избран президентом Королевского общества, сменив на этом посту своего друга Стокса. В то время он уже носил титул сэра: королева Виктория посвятила ученого в рыцари за участие в инженерном проекте по прокладке трансатлантического телеграфного кабеля, что принесло ему международную известность.

Никола Тесла родился 10 июля 1856 года в Смиляне (сегодня — Хорватия) и с 1875 года изучал электротехнику в Университете Граца (Австрия).

В 1884 году он приехал в Нью-Йорк, где изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон принял его на работу в Edison Machine Works. В 1887 году Тесла сконструировал индуктивный мотор, питающийся от переменного тока, а в 1888 году начал работать с американским изобретателем Джорджем Вестингаузом. Разработки талантливого серба были связаны с переменным током и многофазным питанием и изучением характеристик вращающихся магнитных полей. В 1893 году Тесла сконструировал первый радиопередатчик— за несколько лет до того, как итальянец Гульельмо Маркони запатентовал подобный прибор.

В том же году он столкнулся с Эдисоном в так называемой войне токов: Тесла и Вестингауз были убеждены, что именно переменный ток позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния. Эдисон выступал за постоянный ток, хотя существовал ряд аргументов против этого. Закон Джоуля указывает на то, что потери тепла пропорциональны квадрату силы тока, проходящего через проводник. Мощность, с одной стороны, задана произведением силы тока на напряжение. Следовательно, можно увеличить мощность, повысив напряжение, но оставив прежнюю силу тока и, значит, не увеличивая потерь тепла. В случае с переменным током напряжение легко увеличивается с помощью трансформатора, что в случае с постоянным током невозможно. В 1893 году предприятие Westinghouse Electric получило контракт на освещение Международной выставки в Чикаго и на проект гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде. Любопытно, что строительство линий электропередачи в город Буффало (он первым получил энергию завода) было поручено компании Эдисона General Electric, которая, однако, вынуждена была пользоваться патентами Теслы. Тесла умер в Нью-Й1орке 7 января 1943 года — похоже, он к тому времени был разорен. В 1960 году на Генеральной конференции по мерам и весам было принято решение дать единице измерения плотности магнитного потока (или магнитной индукции) название «тесла».

Тесла внес больший вклад в электрическую науку, чем кто-либо до него.

Уильям Томсон

Прокладка первого трансатлантического телеграфного кабеля оказалась очень масштабным предприятием для своего времени. После пяти попыток к сентябрю 1866 года два кабеля соединили Фойлхоммерум Бей на острове Валентия (Ирландия) с Хартс Контентом (Ньюфаундленд) и Лабрадором (Канада). Инициатором проекта был Сайрус Филд, американский финансист и бизнесмен, который решил реализовать идею Фредерика Гисборна, канадского изобретателя, мечтавшего проложить телеграфную линию между различными территориями Новой Шотландии (Канада). В 1856 году совместно с англичанами — инженером-телеграфистом Джоном Бреттом и инженером-электриком Чарльзом Брайтом — Филд основал Atlantic Telegraph Company, имевшую целью продолжить и коммерчески эксплуатировать кабель между Европой и Америкой. В качестве главного электрика к компании присоединился Эдвард Уайтхаус. Проект получил одобрение американца Сэмюэла Морзе, одного из авторов кода, носящего его имя. Филд добился частичного финансирования проекта со стороны правительств Великобритании и США, а также сам пожертвовал четверть необходимых средств, которая составила примерно 10 миллионов евро по сегодняшнему курсу.