Izjemen fizik James Joule: biografija, dosežki, nagrade in zanimiva dejstva

James Joule je precej znana oseba. To ime poznamo od šolskih ur fizike. Vendar pa se nihče ni poglobil v njegovo biografijo in dosežke, a njegova življenjska pot je zelo zanimiva. V članku bomo obravnavali podrobno biografijo znanstvenika in govorili o tem, kaj je dosegel.

Otroštvo

James Joule, čigar biografija pregledujemo, se je rodil leta 1818, 24. decembra. Fant je bil rojen v bogati družini lastnika pivovarne, ki se nahaja v Salfordu. James se je izobraževal doma. Njegov prvi učitelj fizike, kemije in osnovne matematike je bil Dalton. Od 15. leta je delal v očetovi tovarni in je bil neposredno vključen v njegovo vodenje. To dejavnost je združil z usposabljanjem skozi vse leto.

Prve študije

Kdaj se je James Joule zanimal za znanost? Kratka biografija fanta pravi, da je začel izvajati svoje prve študije leta 1837. Potem ga je zelo zanimalo vprašanje zamenjave parnih strojev z električnimi na očetovi pivovarni. Leto kasneje je mladenič objavil svoje prvo delo o elektriki v eni od znanstvenih revij. To mu je svetoval njegov učitelj John Davis, ki je bil mimogrede Sturgenov prijatelj, ki je izumil električni motor. Revija, v kateri je bil natisnjen James Joule, je pripadala tudi Sturgeonu. Leta 1840 je mladi raziskovalec opazil učinek magnetnega nasičenja pri magnetiranju ferromagnetov. Od tega trenutka naprej in vse do leta 1845 je eksperimentalno aktivno raziskoval elektromagnetne pojave.

Joulov zakon

Kaj sledi Joel James Prescott? Kratka biografija človeka se nadaljuje z dejstvom, da je leta 1841 odkril zakon o kvadratnem razmerju med močjo toka in sproščeno toploto. Kasneje je ime dobilo ime, vendar ga poznamo kot Joule-Lenzov zakon, ker ga je leta 1842 odkril nemški fizik iz Rusije Emilie Lenz. Odkritje znanstvenika ni bilo cenjeno. Kraljevo društvo v Londonu ga je prezrlo, delo pa je bilo objavljeno v skromni periodični reviji.

Delo kot predavatelj

Za kaj je delal James Joule? Zanimivi podatki o tej osebi so redki, vendar je znano, da je bil predavatelj. Že znano, da se je Sturgeon preselil v Manchester in tam odprl galerijo praktičnega znanja, kjer je povabil Joulea na mesto predavatelja. Presenetljivo je, da so se nekateri učenci učili Jamesa Joula!

V tem času je znanstvenik veliko časa posvetil vprašanju ekonomskih koristi elektromagnetnih motorjev. Sprva je verjel, da imajo elektromagneti velik potencial, toda kmalu je bil osebno prepričan, da so parni stroji veliko bolj učinkoviti. Rezultati te študije, Joule objavil, ne skriva svoje frustracije.

Odkritja znanstvenika so se zgodila zelo hitro. Že leta 1842 opisuje magnetostrikcijo, ki je sestavljena iz dejstva, da telesa spreminjajo svoje velikosti in prostornine z različnimi stopnjami magnetizacije. Leto kasneje zaključi raziskavo o proizvodnji toplote v prevodnikih in objavlja rezultate. Gre za dejstvo, da se sproščena toplota ne odvzame od zunaj. To je popolnoma izpodbijalo teorijo kalorij, katere pripadniki so še obstajali.

V obdobju od leta 1843 do 1850 se človek ukvarja s številnimi raziskavami, izboljšanjem tehnike in s številnimi poskusi potrjuje zvestobo varčevanja z energijo.

Družina

Leta 1844 je Joules spremenil svoje prebivališče. Na novem mestu se človek sreča s svojo bodočo ženo, Amelio Grimes. Leta 1847 sta se par poročila in imata hčerko in sina. Hkrati se Joule v hiši opremi s priročnim laboratorijem za izvajanje poskusov. Vendar pa njegova sreča ni trajala dolgo, saj je leta 1854 umrla njegova ljubljena žena.

Splošni opis raziskave

Do konca štiridesetih let prejšnjega stoletja je delo junaka našega članka postalo splošno priznano. Leta 1847 se je znanstvenik srečal s Thomsonom, ki ceni eksperimentalno tehniko Joula. Nato znanstveniki začnejo sodelovati. Thomsonove ideje o molekularno-kinetični teoriji so nastale predvsem pod vplivom Jamesovih idej. Znanstveniki skupaj ustvarijo termodinamično temperaturno lestvico.

Zdi se, da James Joule in njegova odkritja ne starajo, saj leto kasneje predlaga uporabo plinskega modela za analizo pojavnosti toplotnih učinkov s povečanim pritiskom. Model Jouleovega plina je bil sestavljen iz elastičnih krogel mikroskopske velikosti, ki so ustvarile pritisk, ko so stene posode dotaknile. Raziskovalec je bil objavljen v "Filozofskih delih Kraljeve družbe" po nasvetu nemškega fizika Clausiusa. To delo je imelo velik vpliv na nastanek in razvoj termodinamike, kljub dejstvu, da so bile v raziskavah Joula najdene številne napake. Poleg tega so eksperimenti podobni tistim, ki jih je v devetdesetih letih 20. stoletja izvedel van der Waals, da bi simulirali pravi plin.

Leta 1850 je moški postal član Kraljeve družbe v Londonu. V študijah, opravljenih leta 1851, ki se nanašajo na ustvarjanje teoretičnega modela toplote kot gibanja majhnih elastičnih delcev, je znanstvenik zelo natančno izračunal toplotno zmogljivost za nekatere pline. Leto kasneje, skupaj z njegovim stari prijatelj Thomson opisuje pojav temperaturnih sprememb plina med adiabatnim dušenjem. Kasneje se je ta učinek imenoval Joule - Thomson. Poleg tega je to odkritje prispevalo k nastanku nove veje naravoslovja - fizike nizkih temperatur.

V petdesetih letih prejšnjega stoletja raziskovalec objavlja serijo člankov o električnih meritvah. Kljub možnosti uporabe sodobnih modelov je bil James Joule prepričan, da lahko samo s poskusom dobimo najbolj natančne rezultate.

Leta 1859 je znanstvenik sodeloval pri študiju termodinamičnih lastnosti trdnih snovi. Zaznava nestandardne lastnosti gume v primerjavi z drugimi materiali. Leto kasneje so mirage, atmosferske nevihte in meteoriti v njegovi interesni sferi, ki jo poskuša razložiti z znanstvenega vidika.

Toplotni ekvivalent

Od leta 1843 je znanstvenik iskal mehanski ekvivalent toplote. Zahvaljujoč poskusom mu uspe pokazati, da je nekaj toplote lahko pretvorimo v določeno količino mehanske sile. Istega leta objavlja rezultate raziskav, leto kasneje pa oblikuje zakon toplotne zmogljivosti za kristalinična telesa, ki je znan kot Joule-Koppov zakon. Vendar je Joule predstavil natančno besedilo in eksperimentalno potrditev svojega zakona šele leta 1864.

Po tem se Joel James Prescott, katerega kratka biografija je predstavila zgoraj, posveča proučevanju pridobivanja toplote s prenosom tekočine skozi ozke cevi. V obdobju od 1847 do 1850 uspe izvesti najbolj natančen mehanski ekvivalent toplote. Uporablja kovinski kalorimeter, ki se postavi na leseno klop. V tem poskusu je raziskal količino toplote, ki se sprosti med rotacijo zaradi trenja osi. Nekatere ocene znanstvenika so zelo blizu natančnim vrednostim, ki so bile ugotovljene v prejšnjem stoletju.

Boj za avtorstvo

V 40. letih 20. stoletja je v tiskanih medijih izbruhnila resna razprava o tem, kdo je odkritelj ohranjanje energije med Mayerjem in Joelom. Mayer je svoje delo objavil že prej, vendar ga nihče ni vzel resno, saj je bil po poklicu zdravnik. Zakon Jamesa Jouleja je našel veliko podporo, saj so njegovo kandidaturo takrat podprli taki znanstveniki, kot sta Stokes, Faraday in Thomson. Nekateri so odkrito podprli Mayerja, s poudarkom na dejstvu, da je prvič odkril, drugi pa so branili avtorsko pravico Joula. Na koncu je prednost avtorstva zapustila Meier.

Spomin

Fizik James Prescott Joule je prejel kraljevo medaljo. Leta 1860 je postal predsednik literarne in filozofske družbe v Manchestru. Poleg tega ima diplomo doktorja prava na Trinity College, Dublin, Univerza v Edinburgu in doktorji civilnega prava na univerzi Oxford. Leta 1866 je prejel medaljo Copley, leta 1880 pa je postal lastnik Albertove medalje. Po 8 letih ga je vlada imenovala za življenjsko pokojnino. Joule je dvakrat postal predsednik Britanskega znanstvenega združenja.

Leta 1889 je bila njegova enota imenovana enota za merjenje količine toplote, energije, dela. V mestni hiši v Manchestru je spomenik znanstveniku, ki se nahaja nasproti spomenika Daltonu.

Leta 1970 je bilo ime Joule dodeljeno kraterju zadnja stran lune.