Benjamin Thompson

Benjamin Thompson, tunnettu myös nimellä kreivi Rumford, (26. maaliskuuta 1753 Woburn, Massachusetts, Yhdysvallat – 21. elokuuta 1814 Auteuil, Ranska) oli yhdysvaltalais-englantilainen hallintoviranomainen, fyysikko ja keksijä. Tiedemiehenä Thompson työskenteli uutterasti kumotakseen vallitsevaa teoreettista käsitystä lämmöstä ja oli osaltaan vaikuttamassa 1800-luvun termodynamiikan vallankumouksessa. Hän toimi myös lojalistien everstiluutnanttina Yhdysvaltain vapaussodassa. Sodan jälkeen Thompson muutti Lontooseen, jossa hänet nimitettiin everstiksi ja lyötiin ritariksi vuonna 1784. Myöhemmin hän muutti Baijeriin, jossa toimi hallinnon palveluksessa puolustus- ja poliisiministerinä. Thompson uudisti Baijerin armeijan organisaatiota ja hänet nimitettiin Pyhän saksalais-roomalaisen keisarikunnan kreiviksi vuonna 1791. Tämän jälkeen kreivi Rumford palasi Englantiin, jossa julkaisi tieteellistä työtään. Elämänsä viimeiset vuodet kreivi Rumford vietti Ranskassa.

Elämäkerta 

Thompson syntyi kohtuullisen varakkaaseen siirtolaistaustaiseen maanviljelijäperheeseen 26. maaliskuuta 1753 Woburnissa Massachusettsissa, jossa hänen kotitalonsa toimii nykyään museona. Benjaminin isä kuoli hänen ollessaan pieni (vuonna 1754) ja hänen äitinsä avioitui nopeasti uudelleen. Benjamin kävi ainoastaan kaksi vuotta virallista koulua ja hän pääsi 13-vuotiaana oppipojaksi arvostetulle kauppiaalle John Appletonille Salemissa. Vapaa-ajallaan hän harjoitutti uutterasti matematiikan ja fysiikan taitojaan. Thompson oli 14-vuotiaana kyllin edistynyt algebrassa, geometriassa, astronomiassa ja matematiikassa yleensä, että kykeni laskemaan auringonpimennyksen neljän sekunnin tarkkuudella. Englannin ja sen siirtomaiden välillä kasvavat ongelmat katkaisivat kaupallisen uran Salemissa ja Thompson muutti Bostoniin, jossa pääsi kauppa-apulaiseksi. Lopetettuaan työt kaupassa Bostonissa, Thompson sai yhdessä ystävänsä Loammi Baldwinin kanssa oikeuden osallistua professori Winthorpin luonnontieteen kurssille Harvardin Collegessa. 19-vuotiaana hän avioitui itseään 14 vuotta vanhemman eversti Benjamin Rolfen varakkaan lesken Sarah Rolfen kanssa. Sarahin isä, Timothy Walker, oli ministeri ja ensimmäisiä siirtolaisia Rumfordissa (nykyään tunnetaan nimellä Concord, New Hampshire). Aviopari muutti Portsmouthiin (New Hampshire).

Avioliitto oli Thompsonin menestyksen perusta. Vaimon myötävaikutuksella hänet nimitettiin majuriksi New Hampshiren armeijassa. Joulukuussa 1774 Thompson joutui poliittisten jännitteiden vuoksi jättämään vaimonsa ja pienen tyttärensä muuttaessaan Bostoniin, jossa vietti seuraavat 15 kuukautta vakoillen Britannian hallitukselle. Brittien luopuessa Bostonista vuonna 1776, Thompson muutti Lontooseen jättäen lopullisesti vaimonsa. 

Thompson työskenteli Lontoossa Britannian hallitukselle ja tuona aikana hän käytti paljon aikaa tieteellisiin kokeisiin. Hän myös julkaisi ensimmäisen tieteellisen artikkelinsa liittyen ruudin räjähdysvoimaan. Hänet valittiin Royal Societyyn vuonna 1781. Thompson palasi sodan keskelle Yhdysvaltoihin, jossa toimi kaksi vuotta lojalistien upseerina. Rauhan tultua vuonna 1783 Thompson palasi Lontooseen, jossa kuningas Yrjö III ylensi hänet everstiksi.

Vuonna 1784 Thompson muutti Baijeriin armeijan palvelukseen. Virkaan pääsyä avittaakseen kuningas Yrjö III löi hänet ritariksi. Thompson teki tuona aikana kokeita mm. vaatteiden lämmönjohtavuudesta ja organisoi uudelleen Baijerin armeijan ruoka- ja vaatehuollon. Hänen työpanoksellaan oli myös vaikutusta sotilaallisten asioiden ohella Baijerin talous- ja koulutusjärjestelmään. Näistä ansioista hänet valittiin puolustus- ja poliisiministeriksi, sekä nimitettiin Pyhän saksalais-roomalaisen keisarikunnan kreiviksi vuonna 1791. Hän valitsi itselleen arvonimeksi kreivi Rumford sen yhdysvaltalaiskylän mukaan, jossa hänen vaimonsa suku asui.

Vuonna 1795 kreivi Rumford palasi Britanniaan julkaisemaan tieteellistä työtään, jota oli aktiivisesti harjoittanut Baijerin aikanaan. Hän julkaisi vuonna 1796 teoksen ”Of Chimney Fireplaces”, jossa esitteli uudenlaisen takan. Kreivi Rumfordin kuuluisin teos lämmön yhteydestä värähtelyihin julkaistiin vuonna 1798.

Thompson oli mukana perustamassa Royal Institutionia, josta kuitenkin erosi taloudellisten ja henkilökohtaisten ongelmien vuoksi vuonna 1801 . Thompson muutti Pariisiin vuonna 1804, jossa tutustui kuuluisan kemistin Antoine Lavoisierin leskeen Madame Lavoisieriin, josta tuli hänen toinen vaimonsa. Pari erosi vuonna 1807.

Ranskassa asuessaan kreivi Rumford kehitteli valaisimia sekä uudenlaista kahvinkeitintä, perkolaattoria. Hänet valittiin National Institute of Franceen (tiedeakatemia). Kreivi Rumford kuoli 21. elokuuta 1814 Pariisin Auteuilissa, jonne hänet haudattiin.

Tieteelliset saavutukset

Teoria lämmöstä 

Thompsonin räjähteisiin liittyvät kokeet johdattelivat hänet lämpöön liittyvien ilmiöiden maailmaan, hänen ensimmäinen tieteellinen artikkeli niihin liittyen julkaistiin vuonna 1781. Baijerissa ollessaan Thompson tutki armeijan tarpeita varten muun muassa erilaisten vaatteiden lämpöominaisuuksia. Ruutikokeidensa aikana Thompson tuli itse vakuuttuneeksi, että kalorikkiteoria ei kyennyt selittämään kaikkea. Thompson jatkoi kokeitaan vuosikausien ajan saadakseen lisätodisteita teorian kumoamiseksi.

Yksi kuuluisimmista Thompsonin kokeista oli hänen havaintonsa tykkien avarrukseen liittyen Münchenissä vuonna 1798. Thompson havaitsi, että sekä irtoava lastu että itse tykki kuumenivat työstettäessä. Kalorikkiteorian perusteella tykin olisi kuulunut menettää lämpöään lastun kuumetessa, koska kalorikki siirtyisi tykistä lastuun. Kreivi Rumford selitti ilmiön partikkelien värähtelyn avulla. Thompson otaksui, että lämpöä voidaan kitkan avulla synnyttää rajoittamattoman paljon, jota kalorikkiteorian kannattajat pitivät mahdottomana ajatuksena, koska toisiinsa hangattavat kappaleet hioutuisivat ennen pitkää olemattomiin ja siten syntyvä lämpö olisi äärellinen. Samana vuonna Thompson julkaisi kuuluisimman teoksensa ”An Experimental Enquiry Concerning the Source of Heat Excited by Friction”. Samanaikaisesti, tietämättä Thompsonin kokeista, Humphry Davy päätyi samankaltaisiin tuloksiin omissa kokeissaan. Osa Thompsonin kokeista liittyi lämmön johtumiseen ja toiset konvektioon. Hän muun muassa päätteli useiden kokeiden pohjalta, että kalorikkien olisi oltava massattomia, joten lämmön selittäminen värähtelyjen avulla olisi paljon luonnollisempaa. Nykyisen historiantutkimuksen mukaan Thompsonilla ja Davylla oli vaikutusta kalorikkiteorian kaatumiseen 1850-luvulla, mutta vaikutuksen suuruuden arviointi on vaikeaa.

Thompsonin keksintöjä 
Rumfordin takka on korkea ja syvyyssuuntaan melko matala. Lisäksi hormin alaosa on muotoiltu virtaviivaisemmaksi estämään turbulenssin syntyä ja imeäkseen savun pois huoneilmasta vähemmällä lämmönhukalla. Takalla kyettiin sekä parantamaan huoneilman laatua että lämmitystehoa. Rumfordin takka oli hyvin suosittu vuodesta 1796 aina vuoteen 1850.

Baijerin aikanaan Thompson tutki aktiivisesti erilaisten vaatemateriaalien lämpöominaisuuksia. Hän teki kokeita muun muassa erilaisten turkkien, villan, silkin, puuvillan ja pellavan ominaisuuksista ja havaitsi ettei lämpö siirry niissä johtumalla vaan konvektion avulla. Koska kukaan valmistaja ei ollut kiinnostunut hänen vaatteittensa valmistuksesta, Thompson perusti oman tehtaan. Työntekijöiksi hän palkkasi, työvoimapulasta johtuen, Münchenin kodittomia ja kerjäläisiä. Uudenlaiset vaatteet tulivat ensin armeijan ja myöhemmin myös siviilien käyttöön. Thompson piti vaatteisiin liittyvää tutkimustyötään merkityksellisimpänä, koska niillä oli selkeä yhteys ihmisten terveyteen ja mukavuuteen.

Tuohon aikaan tehdastyöläiset tekivät pitkiä työpäiviä kehnossa valaistuksessa. Siksi Thompson kiinnostui myös valaisimista. Hän muun muassa paranteli öljylamppujen tehokkuutta sekä tutki valon intensiteettiä ja kehitti fotometriä. Thompson määritteli valovoiman yksikön candlen, nykyisen kandelan, edeltäjän hyvin tarkasti ja käytti sitä kokeissaan.

Thompson paranteli ranskalaista De Belloyn kahvinkeitintä ja keksi Pariisissa asuessaan perkolaattorin. Keksintö julkistettiin Lontoossa vuonna 1812.

Kunnianosoitukset 
 Eversti (lojaslistit)
 Ritari (1784)
 Pyhän saksalais-roomalaisen keisarikunnan kreivi (1791)
 Copley-mitali (1792)
 Thompsonin mukaan nimetty Rumfordin mitali
 Rumfordin mitali (1800)
 Rumfordin mukaan nimetty kraatteri Kuussa.
 Rumfordin mukaan nimetty leivinjauhe (patentoitu 1859)
 Rumfordin keittiö Chicagon maailmannäyttelyssä vuonna 1893.

Lähteet

Aiheesta muualla

Biografia Scienceworldissä
Arno Forsiuksen kirjoitus 
 Thompson Benjamin: Experiments Upon Heat. http://www.jstor.org/stable/106776?seq=1
 Thompson, Benjamin: An Experimental Enquiry Concerning the Source of Heat Excited by Friction. http://www.jstor.org/stable/106970?seq=1

Brittiläiset fyysikot
Royal Societyn jäsenet
Yhdysvaltalaiset fyysikot
Aateliset
Kreivit
Vuonna 1753 syntyneet
Vuonna 1814 kuolleet
Copley-mitalin saajat