James Joule: biografie, descoperiri științifice

Probabil, nu există nici o persoană care să nu știe numele James Joule. Descoperirea acestui fizician este folosită în întreaga lume. Care este calea omului de știință? Ce descoperiri a făcut el?

Viața unui fizician remarcabil

La 24 decembrie 1818 sa născut James Joule. Biografia fizicii viitoare începe în orașul englez Salford, în familia unui proprietar de succes al fabricii de bere. Formarea băiatului a avut loc la domiciliu, timp în care a fost predat fizică și chimie John Dalton. Multumita lui, un fizician englez a iubit stiinta.

Joule nu a avut o sănătate bună, a petrecut mult timp acasă, a făcut experimente fizice și experimente. Deja la vârsta de 15 ani, din cauza bolii tatălui său, a trebuit să conducă fabrica cu fratele său. Lucrând la fabrica tatălui său nu i-a oferit ocazia de a intra în universitate, așa că James Joule era dedicat în totalitate laboratorului de acasă.

Din 1838 până în 1847, fizicianul studiază în mod activ energia electrică și realizează primele sale realizări științifice. În revista Annals of Electricity publică un articol despre electricitate, iar în 1841 deschide o nouă lege fizică, care acum poartă numele său.

În 1847, Joel încheie primul și singurul căsătorie cu Amelia Grimes. În curând se nasc Alice Amelia și Benjamin Arthur. În 1854, soția și fiul au fost uciși. Joule însuși moare în 1889 în Anglia, în orașul Sale.

În toată viața lui a publicat aproximativ 97 lucrări pe fizică, unele dintre ele sunt scrise în colaborare cu alți oameni de știință: .. Lyon, Thomson, etc pentru realizări științifice deosebite și să deschidă legile fizicii, a fost distins cu mai multe medalii și a primit o pensie pe viață din partea guvernului britanic în valoare de aproximativ 200 de kilograme.

Primele lucrări și experimente

Privind motoarele cu aburi la fabricile de bere ale tatălui său, James Joule a decis să le înlocuiască cu cele electrice pentru eficiență. În 1838, el a publicat într-un jurnal academic un articol în care a descris dispozitivul motorului electromagnetic pe care la inventat. În 1840 au apărut noi motoare electrice pe fabrica de bere, iar fizicianul a continuat să studieze curentul electric și eliberarea căldurii. Mai târziu sa dovedit că motoarele cu aburi erau mult mai eficiente.

În cursul experimentelor, Joule creează termometre care sunt capabile să măsoare temperatura cu o precizie de 1/200 grade. Acest lucru îi permite să meargă mai adânc în studiul efectului termic al curentului. În 1840, datorită observațiilor suplimentare, fizicianul descoperă efectul saturației magnetice. În același an, el trimite Societății Științifice Regale lucrarea "Despre formarea căldurii prin curent electric". Articolul nu a fost apreciat. Doar revista literară și filosofică a lui Manchester a acceptat să o publice.

Legea lui Joule-Lenz

Nerecunoscut de Societatea Științifică din Londra, articolul sa dovedit a fi una dintre principalele realizări ale omului de știință. În articol, James Joule a vorbit despre relația dintre puterea curentului și cantitatea de căldură eliberată. El a argumentat asta cantitatea de căldură, care este alocată în conductor, este direct proporțională cu rezistența conductorului, cu pătratul forței și cu timpul de trecere a curentului.

În acest moment, o teorie similară a fost dezvoltată de Emilie Lenz. Faptul că conductivitatea conductorului metalic depinde de temperatură, fizicianul rus descoperit încă din 1832. Pentru a determina cu exactitate temperatura din conductor, omul de stiinta a inventat un vas special in care a fost turnat alcoolul. Sârmă prin care a trecut curentul a fost coborât în ​​vas. Apoi a fost monitorizată cât timp se va încălzi alcoolul. Joel James Prescott a folosit o metodă similară, folosindu-se doar apă ca fluid.

Rezultatele ani de cercetare Lenz publicate numai în 1843, dar activitatea sa a fost de studii științifice mai precise decât Joule, lucrarea care la început nici nu doriți să imprimați. Având în vedere supremația Joule și calcule precise Emily Lenz, sa decis să numească legea în onoarea atât. În timp, legea lui Joule-Lentz a pus temelia termodinamicii.

magnetostricțiunea

În paralel cu proprietățile curentului electric, studiile James Joule fenomenele magnetice. În 1842, el observă că fierul variază în dimensiune sub influența undelor magnetice. Dacă tijele metalice sunt plasate într-un câmp magnetic, lungimea lor va deveni puțin mai mare.

Comunitatea științifică a pus la îndoială existența oricărei descoperiri. Schimbarea dimensiunilor tijei a fost atât de nesemnificativă încât ochiul uman nu la prins. Dar fizicianul a dezvoltat o tehnică specială, prin care a obținut dovezi vizuale.

Mai târziu sa constatat că alte metale posedă acest efect, iar fenomenul însuși se numește magnetostricție. Acum pentru descoperirea lui Joule au fost găsite multe modalități de utilizare. De exemplu, metalele magnetostrictive servesc drept material al ghidului de undă pentru măsurarea nivelului apei din rezervoare. Acest fenomen este, de asemenea, folosit pentru a face marcaje în sistemele anti-furt.

Experimente cu gaz

În anii 1940, James Joule studiază în mod activ proprietățile gazului, și anume fenomenele asociate extinderii și contracției sale. El a condus experimentul cu extinderea gazului evacuat, dovedind că el energia internă nu depinde de volum. Numai temperatura gazului este importantă.

În 1848, Joel pentru prima dată în România istoria fizicii a măsurat viteza moleculelor de gaze. Această experiență a devenit o lucrare timpurie cu privire la teoria cinetică a gazelor, dând impuls cercetărilor viitoare în acest domeniu. Lucrarea lui Joule a fost continuată mai târziu de către scoțianul James Maxwell.

Pentru o contribuție științifică semnificativă în onoarea fizicianului englez, a fost numită unitatea de măsură a muncii, cantitatea de căldură și energie - Joule.

Joule și Thomson

O influență imensă asupra activităților lui Joule și a recunoașterii sale în lumea științifică a fost făcută de William Thomson. 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.

Până când Thomson Joule nu a fost luat în serios în comunitatea științifică. Cine știe, poate că nu am fi învățat legile fizicii descoperite de el, dacă William Thomas nu ar fi explicat importanța lor "snobilor" comunității britanice.

Împreună, fizicienii au studiat proprietățile gazelor, descoperind că, dacă adiabaticul scade gazul, se răcește. Aceasta înseamnă că temperatura gazului (sau a lichidului) scade în timpul trecerii prin accelerație (o supapă izolată). Fenomenul a fost numit efectul Joule-Thomson. Acum acest fenomen este folosit pentru a obține temperaturi scăzute.

Oamenii de știință s-au ocupat, de asemenea, de scara termodinamică, numită după titlul de Lord Kelvin, care aparținea lui William Thomson.

Recunoașterea lui James Joule

Gloria și recunoașterea totuși au depășit fizicianul englez. În anii cincizeci ai secolului al XIX-lea, el a devenit membru al Societății Regale din Londra și a acordat Medalia Regală. În 1866, a primit medalia Copley și apoi medalia Albert.

De câteva ori Joel a devenit președinte al Asociației științifice britanice. El a obținut doctoratul de doctorat la Dublin College, Edinburgh și Universitatea Oxford.

În cinstea sa există o statuie în clădirea municipală din Manchester și un memorial în Westminster Abbey. Pe cealaltă parte a Lunii există un crater al lui James Joule.

concluzie

Omul de știință celebru, al cărui nume se numește legile fizicii și unitățile de măsură, nu a putut recunoaște. Datorită perseverenței și a muncii sale grele, el nu sa oprit la numeroase eșecuri. În cele din urmă, el și-a dovedit dreptul la locul său sub soare sau cel puțin pe craterul lunar.