Probabil că nu există nicio persoană care să nu cunoască numele James Joel. Descoperirile acestui fizician sunt folosite în toată lumea. Ce cale a urmat omul de știință? Ce descoperiri a făcut?
Viața unui fizician remarcabil
James Joule s-a născut pe 24 decembrie 1818. Biografia viitorului fizician începe în orașul englez Salford, în familia unui proprietar de bere de succes. Educația băiatului s-a desfășurat acasă, de ceva vreme a fost predat fizică și chimie de către John D alton. Datorită lui, fizicianul englez s-a îndrăgostit de știință.
Joule nu avea sănătate bună, petrecea mult timp acasă, făcând experimente fizice și experimente. Deja la 15 ani, din cauza bolii tatălui său, a fost nevoit să conducă berăria împreună cu fratele său. Lucrul la fabrica tatălui său nu i-a oferit posibilitatea de a merge la universitate, așa că James Joule s-a dedicat în întregime laboratorului său de acasă.
Din 1838 până în 1847, fizicianul a studiat în mod activ electricitatea și a făcut primul său progres științific. În Annals of Electricity, el a publicat un articol despre electricitate, iar în 1841 a descoperit o nouă lege fizică, care acum îi poartă numele.
În 1847, Joule a încheiat prima și singura sa căsătorie cu Amelia Grimes. În curând auS-au născut Alice Amelia și Benjamin Arthur. În 1854, soția și fiul său au murit. Joule însuși moare în 1889 în Anglia, în orașul Sale.
De-a lungul vieții, a publicat aproximativ 97 de lucrări de fizică, unele dintre ele scrise împreună cu alți oameni de știință: Lyon, Thomson etc. Pentru realizările științifice remarcabile și legile fizicii descoperite, a primit mai multe medalii și a primit un pensie pe viață de la guvernul Regatului Unit în valoare de aproximativ 200 de lire sterline.
Primele lucrări și experimente
În timp ce observa motoarele cu abur din berăria tatălui său, James Joule a decis să le înlocuiască cu unele electrice pentru eficiență. În 1838, a publicat un articol într-un jurnal științific în care descrie dispozitivul unui motor electromagnetic pe care l-a inventat. În 1840, la fabrica de bere au apărut noi motoare electrice, iar fizicianul a continuat să studieze curentul electric și degajarea de căldură. Mai târziu s-a dovedit că motoarele cu abur erau mult mai eficiente.
În timpul experimentelor, Joule creează termometre care pot măsura temperatura cu o precizie de 1/200 de grade. Acest lucru îi permite să aprofundeze studiul efectului termic al curentului. În 1840, datorită unor observații ulterioare, fizicianul descoperă efectul saturației magnetice. În același an, a trimis Societății Științifice Regale lucrarea „Despre formarea căldurii prin intermediul curentului electric”. Articolul nu a fost evaluat. Doar Manchester Literary and Philosophical Journal a fost de acord să-l publice.
Legea Joule-Lenz
Nerecunoscut de Societatea Științifică din Londra, articolul s-a dovedit mai târziu a fi unul dintre principalelerealizările omului de știință. În articol, James Joule a vorbit despre relația dintre puterea curentului și cantitatea de căldură eliberată. El a susținut că cantitatea de căldură care este eliberată în conductor este direct proporțională cu rezistența conductorului, pătratul forței și timpul de trecere a curentului.
La acea vreme, o teorie similară a fost dezvoltată de Emilius Lenz. Faptul că conductivitatea unui conductor metalic depinde de temperatură a fost descoperit de un fizician rus în 1832. Pentru a determina cu exactitate temperatura în conductor, omul de știință a inventat un vas special în care a fost turnat alcool. Sârma prin care trecea curentul era coborâtă în vas. Apoi, s-a urmărit cât timp se va încălzi alcoolul. Joule James Prescott a folosit o metodă similară, dar a folosit apă ca lichid.
Rezultatele multor ani de cercetare Lenz a publicat abia în 1843, dar în scrierile sale existau justificări științifice mai precise decât cea a lui Joule, a cărui lucrare la început nici nu a vrut să fie tipărită. Având în vedere primatul lui Joule și calculele exacte ale lui Emil Lenz, s-a decis să denumească legea după ambele. De-a lungul timpului, legea Joule-Lenz a pus bazele termodinamicii.
Magnetostricție
În paralel cu proprietățile curentului electric, James Joule studiază fenomenele magnetice. În 1842, el observă că fierul își schimbă dimensiunea sub influența undelor magnetice. Dacă tijele metalice sunt plasate într-un câmp magnetic, lungimea lor va deveni puțin mai mare.
Comunitatea științifică s-a îndoit de existența oricărei descoperiri aici. Modificarea dimensiunii tijelor a fostatât de neînsemnată încât ochiul uman nu l-a putut surprinde. Dar fizicianul a dezvoltat o tehnică specială prin care a obținut dovezi vizuale.
Mai târziu s-a dovedit că și alte metale au acest efect, iar fenomenul în sine a fost numit magnetostricție. Acum, au fost găsite multe aplicații pentru descoperirea Joule. De exemplu, metalele magnetostrictive servesc ca material al unui ghid de undă pentru măsurarea nivelului apei în rezervoare. Acest fenomen este folosit și pentru a face etichete în sistemele antifurt.
Experimente cu gaz
În anii 40, James Joule a studiat în mod activ proprietățile gazului, și anume fenomenele asociate cu expansiunea și contracția acestuia. El a efectuat un experiment cu expansiunea unui gaz rarefiat, demonstrând în același timp că energia sa internă nu depinde de volum. Doar temperatura gazului contează.
În 1848, Joule a măsurat viteza moleculelor de gaz pentru prima dată în istoria fizicii. Această experiență a fost o lucrare timpurie asupra teoriei cinetice a gazelor, dând impuls cercetărilor ulterioare în acest domeniu. Lucrarea lui Joule a fost continuată mai târziu de scoțianul James Maxwell.
Pentru o contribuție științifică semnificativă în onoarea fizicianului englez, a fost numită unitatea de măsurare a muncii, a cantității de căldură și energie, Joule.
Joule și Thomson
William Thomson a avut un impact uriaș asupra activităților lui Joule și a recunoașterii sale în lumea științifică. Oamenii de știință s-au întâlnit în 1847, când Joule a prezentat Asociației Britanice a Oamenilor de Știință un raport privind măsurătorile echivalentului mecanic al căldurii.
Înainte de Thomson Joule nu era luat în serios în cercurile științifice. Cine știe, poate nu am fi cunoscut legile fizicii pe care le-a descoperit dacă William Thomas nu le-ar fi explicat importanța „snobilor” comunității britanice.
Împreună, fizicienii au studiat proprietățile gazelor, descoperind că gazul este răcit în timpul reglajului adiabatic. Adică temperatura gazului (sau lichidului) scade în timpul trecerii prin orificiu (supapă izolată). Fenomenul se numește efect Joule-Thomson. Acum acest fenomen este folosit pentru a obține temperaturi scăzute.
Oamenii de știință au lucrat și la scara termodinamică, numită după titlul de Lord Kelvin, care i-a aparținut lui William Thomson.
mărturisirea lui James Joule
Fama și recunoașterea l-au depășit încă pe fizicianul englez. În anii 1950, a devenit membru al Societății Regale din Londra și a primit Medalia Regală. În 1866 a primit medalia Copley și mai târziu medalia Albert.
De mai multe ori Joule a devenit președintele Asociației Științifice Britanice. A primit diplome de doctor în drept de la Dublin College, Edinburgh și Oxford University.
Există o statuie în cinstea sa la Primăria din Manchester și un memorial în Westminster Abbey. Există un crater James Joule pe partea îndepărtată a Lunii.
Concluzie
Renumitul om de știință, al cărui nume este dat legilor fizicii și unităților de măsură, nu a putut obține recunoaștere. Datorită luiperseverență și muncă, nu s-a oprit înaintea numeroaselor eșecuri. În cele din urmă, a dovedit că are dreptul la locul său sub soare, sau cel puțin pe un crater lunar.
