يدين اللورد كلفن لأعمال كارنو وجول التي أمدته بإلهامات أدت لتطوير مقياسه الحراري المطلق؛ حيث إنه لا يتقيد بخصائص المادة الحرارية المترية، والمستخدم بشكلٍ خاص في الديناميك الحراري.¹⁰³ كما أنه يدين لاكتشاف الفيزيائي جاك تشارلز القائل: «إنَّ الغازات تفقد 1273 من حجمها عند درجة 0° سلسيوس كلما هبطت درجة حرارتها درجةً واحدة.» ¹⁰⁴

كان كلفن يعلم أن المقاييس الزجاجية الحاوية على سوائل لها استجابات مختلفة وغير خطية، فكان ثمة حاجة إلى تصميم مقياس لدرجة الحرارة يعتمد على قانون طبيعي وليس تمدد أحد السوائل، فلاحظ كلفن انتظامًا مُدهشًا في سلوك المقادير الثابتة من الغازات المختلفة، ولدى رسم مُنحنى تغيرات الضغط مع درجة الحرارة لمختلف الغازات ومد الخطوط على استقامتها عندما يُساوي الضغط الصفر، فإنَّ الخطوط كلها تتجمع عند درجة حرارة 273.16° مئوية تحت الصفر، فاقترح كلفن اعتبار تلك الدرجة الصفر المطلق لدرجة الحرارة، بحيث تصبح كل درجات الحرارة موجبة بالنسبة لهذا الصفر.¹⁰⁵

لقد صمم كلفن مقياسه اعتمادًا على أنَّ الحرارة عبارة عن حركة عشوائية لجسيمات المادة ووجد أن يبدأ قياس درجة الحرارة من نقطة (الصفر المطلق) حيث لا يكون للجسيمات أية حركة، وكان كارنو قد بين سابقًا وبشكل نظري أن هذه النقطة يجب أن تكون واحدةً لدى جميع المواد، ¹⁰⁶ لتكون بذلك أخفض درجة في الكون، وقد أصبحت مُمارسة شائعة أن نرمز إلى قيم درجة الحرارة على مقياس كلفن بـ T، والنتيجة أننا نحصل على العلاقة:

بعدها اختير المقياس المطلق لكلفن بسرعة، ويُستعمل الآن بواسطة العلماء في كل أنحاء العالم. من ناحية ثانية، تغير المقياس على نحو دقيق منذ إدخاله. في عام 1954م، أُلغيت وباتفاق دولي درجات حرارة الجليد الذائب والماء المغلي بوصفها نقطا ثابتة، وقد استبدلت بنقطة ثابتة مفردة أخرى هي النقطة الثلاثية triple point للماء:

T_tr = 273.16° K

والنقطة الثلاثية هي درجة الحرارة والضغط اللذان عندهما الأطوار الصلبة والسائلة والبخارية لمادة نقية يُمكن أن تُوجد معًا في توازن. وتُوجَد هذه النقطة عندما يتزامن وجود الجليد والماء السائل وبخار الماء في الوقت نفسه ويكون ضغطها هو  P_tr = 6.1 mbar، ودرجة حرارتها هي T_tr=0.01°C على المقياس المئوي سلسيوس.¹⁰⁷

____________________________

هوامش

103- بولتون، س. ك، مشاهير رجال العلم، ص89.

104- موتز لويد وويفر جيفرسون هين قصة الفيزياء، ط 1، ص 180.

105- كوب، كاتي ووايت هارولد جولد، إبداعات النار، ص238.

106 مطلب، محمد عبد اللطيف، تأريخ علوم الطبيعة، ص 261.

107- .Müller, Ingo, A History of Thermodynamics, p. 6

108- کارناب رودلف، الأسس الفلسفية للفيزياء، ص 80.