James Joule; Portrék

Bolgár és világtörténeti személyiségek portréi.

james

született: 1818. december 24-én Salfordban, az Egyesült Királyságban

meghalt: 1889. október 11-én a nagy-britanniai Sale-ben, 70 éves korában.

  • terület: fizika, termodinamika
  • tanult: John Dalton
  • Híres:
    • a termodinamika első törvénye
    • a kalóriaelmélet elutasítása
    • Joule-Lenz effektus
  • befolyásolta: John Dalton, William Henry, Peter Yuart, Ethan Hodgkinson

  • feleség: Amelia Grimes (sz. 1847-1854)
  • gyermekek:
    • Benjamin Arthur
    • Henry James
    • Alice Amelia

  • Királyi érem (1852)
  • Copley-érem (1870)
  • Albert-érem (1880)

James Prescott Joule (angolul: James Prescott Joule) angol fizikus. Megállapította, hogy többféle energiát (mechanikai, elektromos, termikus) lehet átalakítani egymásba, megteremtve ezzel az előfeltételeket az energiatakarékossági törvény megfogalmazásához. 1840-ben Joule felfedezte az ellenálláson átáramló elektromos áram és a leadott hő közötti kapcsolatot (Joule-Lenz-effektus), majd később, Julius Robert von Meyertől függetlenül, felfedezte a kapcsolatot a hő és a mechanikai munka között.

Életrajz

1818. december 24-én született Salfordban, a nagy-britanniai Manchester egyik külvárosában, egy viszonylag nagy sörfőzde tulajdonosának, Benjamin Joule fiának. Van egy bátyja, két fiatalabb nővére, akik közül az egyik csak 14 éves korában halt meg, és egy öccse. James áll legközelebb bátyjához, Benjaminhoz, akivel együtt tanult és gyermekkorának nagy részét töltötte.

James alapfokú oktatását magántanároktól kapta, főleg betegsége miatt. Problémái vannak a gerincével és kezelik, állapota némileg javul, de egész életében görnyedten marad, ami kihat a karakterére és hozzájárul a félénkségéhez.

1834-től John Daltonnál tanult a manchesteri irodalmi és filozófiai társaságnál. Daltonhoz hasonlóan Joule is hűen támogatta az atomelméletet, míg ebben az időszakban sok tudós szkeptikus maradt. Két évvel később Dalton kapott egy csapást és visszavonult, de ennek ellenére jelentős befolyása volt, akárcsak munkatársai, William Henry, Peter Yuart és Ethan Hodgkinson a fiatal Joule-ra. A következő években James Joule a manchesteri tanár, John Davis mellett tanult és érdeklődött az áram iránt, miközben testvérével kísérleteztek, áramütést okozva egymásnak és az otthonukban lévő szolgáknak.

A diploma megszerzése után bekapcsolódott a családi sörfőzde irányításába, és aktívan részt vett a munkában 1854-ig, amikor a vállalkozást eladták. Joule egész életében jelentős saját jövedelemmel rendelkezik, amellyel kutatási tevékenységét finanszírozza.

1847. augusztus 18-án Joule feleségül vette Amelia Grimeset, a liverpooli vámtiszt lányát, akinek fia és lánya született, ám Amelia 1854-ben született.

James Joule 1889. október 11-én, a manchesteri külvárosban, Sale városában hunyt el 70 éves korában. A helyi Brooklands temetőben van eltemetve.

Sírköve a "772,55" számot viseli, a hő mechanikai egyenértékének 1878-ban végzett utolsó mérését, amelyben megállapította, hogy ekkora láb fontot kell a tenger szintjén alkalmazni a hőmérséklet emelésére. 60-61 Fahrenheit fok. Az emlékműnek van egy idézete János evangéliumából is:

Annak a munkáját kell elvégeznem, aki engem küldött, míg nappal van; jön egy éjszaka, amikor senki sem tud dolgozni.

Tudományos tevékenység

Kezdetben Joule hobbiként foglalkozott a természettel, de a sörfőzdében végzett munka során elkezdte vizsgálni annak lehetőségét, hogy a gyárban lévő gőzgépeket kicseréljék az újonnan felfedezett villanymotorokra. 1838-ban tette meg első tudományos publikációját az Annals of Electricity-ben, amelyet William Sturgeon adott ki.

Részben arra ösztönözve, hogy felmérje egy ilyen helyettesítés gazdasági hatásait, mérésekre összpontosít, hogy meghatározza, melyik energiaforrás hatékonyabb. Így 1841-ben felfedezte

Joule törvénye: az egyes voltáramok közvetlen hatásával kialakuló hő arányos az áram nagyságának négyzetével, szorozva a vezető ellenállásával.

Megállapítja, hogy egy font szén elégetése gazdaságosabb, mint egy font drága cink elektromos költése.

Joule megpróbálta bemutatni eredményeit a Királyi Társaságnak, de ott tartományi amatőrként fogadták el. Ugyanebben az évben Sturgeon Manchesterbe költözött, és ő és Joule a város értelmiségi körének magjává vált. Egyetértettek azzal a nézettel, hogy a tudományt és a teológiát össze kellene kapcsolni, Joule pedig a Sturgeon által alapított Royal Victorian Practical Science Galériában tart előadásokat. Franz Epinus hatására megpróbálja megmagyarázni az elektromos és mágneses jelenségeket az atomok fogalmával, amelyet "kalórikus éter rezgésállapotban" vesz körül.

Ekkor Joule érdeklődött a különféle forrásokból kinyerhető munka mennyisége iránt, amely az energiaátalakítás gondolatához vezetett. Megmérte, hogy egy font szén elégetése gőzgépben ötször több munkát végzett, mint egy font cink elfogyasztása egy akkor használt primitív akkumulátorban lévő Grove cellában. Ennek érdekében meghatározza az elvégzendő munka egységét, amely megegyezik azzal a képességgel, hogy egy fontot felemelhessen egy láb magasságába. Ez a munkaegység egyik első meghatározása, ezért nevezik el róla a Nemzetközi Egységrendszer (Joule) munkaegységét.

1843-ban Joule kísérleti eredményeket tett közzé, amelyek szerint az elektromos vezetők fűtésének megállapított hatása maga a vezető hőtermelésének volt köszönhető, nem pedig a kísérleti eszköz másik részéből származó hőátadásnak. Ily módon közvetlenül ellenzi az addig uralkodó kalóriaelméletet, miszerint a hő olyan speciális anyag, amely nem jelenhet meg és nem tűnhet el. Antoine Lavoisier 1783-as bevezetése és Sadie Carnot 1824. évi gőzgép-elméletének sikeres gyakorlati értelmezése óta a kalóriaelmélet uralja a hőtudományt, a kalóriaelmélet támogatói, akik szerint az áram hővé alakítása visszafordítható és arra mutat, hogy a termoelektromos hatás szimmetriája bizonyítékként.

Az idő múlásával James Joule érdeklődése a tisztán gyakorlati problémáról az energiaátalakítás általánosabb szempontjaira tért át. A kevés kortárs egyike volt, aki értékelte John Herapat gázok kinetikai elméletével kapcsolatos munkáját. Erős hatást gyakorolt ​​rá Peter Yuart 1813-ban megjelent, A motoros erő méréséről című kiadványa is"A mozgó erő mértékéről"). Ő maga később Francis Bacont, Isaac Newtont, John Lockét, Benjamin Thompsont és Humphrey Davyt nevezte meg elődeinek.