Valószínűleg nincs olyan személy, aki ne ismerné a James Joel nevet. Ennek a fizikusnak a felfedezéseit az egész világon alkalmazzák. Milyen utat választott a tudós? Milyen felfedezéseket tett?
Egy kiváló fizikus élete
James Joule 1818. december 24-én született. A leendő fizikus életrajza az angol Salford városában kezdődik, egy sikeres sörfőzde-tulajdonos családjában. A fiú oktatása otthon zajlott, egy ideig John D alton tanította fizikát és kémiát. Neki köszönhetően az angol fizikus beleszeretett a tudományba.
Joule egészsége nem volt jó, sok időt töltött otthon, fizikai kísérleteket és kísérleteket végzett. Már 15 évesen, édesapja betegsége miatt bátyjával együtt kellett vezetnie a sörfőzdét. Az apja gyárában végzett munka nem adott neki lehetőséget arra, hogy egyetemre járjon, ezért James Joule teljes egészében otthoni laboratóriumának szentelte magát.
1838 és 1847 között a fizikus aktívan tanulmányozta az elektromosságot, és elérte első tudományos fejlődését. Az Annals of Electricityben cikket közölt az elektromosságról, és 1841-ben felfedezett egy új fizikai törvényt, amely ma az ő nevét viseli.
1847-ben Joule megkötötte első és egyetlen házasságát Amelia Grimes-szel. Hamarosan meg is vannakMegszületik Alice Amelia és Benjamin Arthur. 1854-ben felesége és fia megh alt. Maga Joule 1889-ben h alt meg Angliában, Sale városában.
Élete során mintegy 97 tudományos közleményt publikált, amelyek egy részét más tudósokkal (Lyon, Thomson stb.) közösen írták. Kiemelkedő tudományos teljesítményéért és a fizika felfedezett törvényeiért több kitüntetést és kitüntetést kapott. élethosszig tartó nyugdíj az Egyesült Királyság kormányától körülbelül 200 font összegben.
Első munkák és kísérletek
Miközben apja sörfőzdéjében megfigyelte a gőzgépeket, James Joule úgy döntött, hogy a hatékonyság érdekében elektromosra cseréli őket. 1838-ban egy tudományos folyóiratban publikált egy cikket, amelyben leírja az általa feltalált elektromágneses motor eszközét. 1840-ben új villanymotorok jelentek meg a sörgyárban, és a fizikus folytatta az elektromos áram és a hőleadás tanulmányozását. Később kiderült, hogy a gőzgépek sokkal hatékonyabbak.
A kísérletek során a Joule olyan hőmérőket hoz létre, amelyek 1/200 fokos pontossággal képesek mérni a hőmérsékletet. Ez lehetővé teszi számára, hogy mélyebben elmélyüljön az áram termikus hatásának tanulmányozásában. 1840-ben a fizikus további megfigyeléseknek köszönhetően felfedezi a mágneses telítettség hatását. Ugyanebben az évben elküldte a Királyi Tudományos Társaságnak "A hőképzésről elektromos áram segítségével" című munkát. A cikket nem értékelték. Csak a Manchester Literary and Philosophical Journal váll alta a kiadását.
Joule-Lenz törvény
A London Scientific Society által nem ismert cikkről később kiderült, hogy az egyik főtudós eredményeit. A cikkben James Joule beszélt az áramerősség és a felszabaduló hőmennyiség kapcsolatáról. Azzal érvelt, hogy a vezetőben felszabaduló hőmennyiség egyenesen arányos a vezető ellenállásával, az erő négyzetével és az áram áthaladásának idejével.
Abban az időben hasonló elméletet dolgozott ki Emilius Lenz. Azt a tényt, hogy a fémvezető vezetőképessége a hőmérséklettől függ, egy orosz fizikus fedezte fel 1832-ben. A vezető hőmérsékletének pontos meghatározásához a tudós feltalált egy speciális edényt, amelybe alkoholt öntöttek. A vezetéket, amelyen keresztül az áramot átvezették, leengedték az edénybe. Ezután nyomon követték, mennyi ideig melegszik fel az alkohol. Joule James Prescott hasonló módszert alkalmazott, de folyadékként vizet használt.
Lenz sokéves kutatásának eredményeit csak 1843-ban publikálta, de írásaiban pontosabb tudományos indokok szerepeltek, mint Joule-é, akinek munkája eleinte nem is akart kinyomtatni. Tekintettel Joule elsőbbségére és Emil Lenz pontos számításaira, úgy döntöttek, hogy a törvényt mindkettőről nevezik el. Idővel a Joule-Lenz törvény lefektette a termodinamika alapjait.
Mágneses sztrikció
James Joule az elektromos áram tulajdonságaival párhuzamosan mágneses jelenségeket vizsgál. 1842-ben észreveszi, hogy a vas mérete megváltozik a mágneses hullámok hatására. Ha a fémrudakat mágneses térbe helyezik, hosszuk kissé megnő.
A tudományos közösség kételkedett a felfedezés létezésében. A rudak méretének változása voltolyan jelentéktelen, hogy az emberi szem nem tudta megfogni. De a fizikus kifejlesztett egy speciális technikát, amellyel vizuális bizonyítékokat szerzett.
Később kiderült, hogy más fémeknek is van ilyen hatása, és magát a jelenséget magnetostrikciónak nevezték. Mára számos alkalmazást találtak a Joule felfedezésére. Például a magnetostrikciós fémek hullámvezető anyagként szolgálnak a tartályok vízszintjének mérésére. Ezt a jelenséget lopásgátló rendszerekben is használják címkék készítésére.
Gázkísérletek
A 40-es években James Joule aktívan tanulmányozta a gáz tulajdonságait, nevezetesen a tágulásával és összehúzódásával kapcsolatos jelenségeket. Kísérletet végzett egy ritkított gáz tágításával, miközben bebizonyította, hogy belső energiája nem függ a térfogattól. Csak a gáz hőmérséklete számít.
1848-ban Joule a fizika történetében először mérte meg a gázmolekulák sebességét. Ez a tapasztalat a gázok kinetikai elméletének korai munkája volt, lendületet adott a további kutatásoknak ezen a területen. Joule munkáját később a skót James Maxwell folytatta.
Az angol fizikus tiszteletére tett jelentős tudományos hozzájárulásért a munka, a hő- és energiamennyiség mérésére szolgáló mértékegységet, a Joule-t nevezték el.
Joule és Thomson
William Thomson óriási hatással volt Joule tevékenységére és elismertségére a tudományos világban. A tudósok 1847-ben találkoztak, amikor Joule a hő mechanikai egyenértékének méréseiről szóló jelentést nyújtott be a Brit Tudósok Szövetségének.
Thomson Joule előtt tudományos körök nem vették komolyan. Ki tudja, talán nem ismertük volna az általa felfedezett fizika törvényeit, ha William Thomas nem magyarázta volna el azok fontosságát a brit közösség „sznobjainak”.
A fizikusok együtt tanulmányozták a gázok tulajdonságait, és felfedezték, hogy a gáz lehűl az adiabatikus fojtás során. Ez azt jelenti, hogy a gáz (vagy folyadék) hőmérséklete csökken a nyíláson (szigetelt szelepen) való áthaladás során. A jelenséget Joule-Thomson effektusnak nevezik. Most ezt a jelenséget használják alacsony hőmérséklet elérésére.
A tudósok dolgoztak a termodinamikai skálán is, amelyet Lord Kelvin címéről neveztek el, és amely William Thomsonhoz tartozott.
James Joule-vallomás
A hírnév és elismerés még mindig utolérte az angol fizikust. Az 1950-es években a Royal Society of London tagja lett, és Királyi éremmel tüntették ki. 1866-ban megkapta a Copley-, majd az Albert-érmet.
Joule többször is a Brit Tudományos Egyesület elnöke lett. A Dublin College, Edinburgh és Oxford Egyetemen szerzett jogi doktori fokozatot.
A manchesteri városházán egy szobor áll a tiszteletére, a Westminster Abbeyben pedig egy emlékmű. Van egy James Joule-kráter a Hold túlsó oldalán.
Következtetés
A híres tudós, akinek a nevét a fizika törvényeihez és a mértékegységekhez adták, nem tudta elérni az elismerést. Az övének köszönhetőenkitartás és munka, nem állt meg a számos kudarc előtt. Végül bebizonyította, hogy helye van a nap alatt, vagy legalábbis egy holdkráteren.
