James Joulen elämä ja työ. James Joule: elämäkerta, tieteelliset löydöt

James Prescott Joule syntyi Luoteis-Englannissa Salfordin kaupungissa lähellä Manchesteria 24. joulukuuta 1818. Joulen perhe oli melko varakas - hänen isänsä piti omaa panimoa. Tämä antoi Jamesille mahdollisuuden laadukasta koulutusta kotona.

Hänen ensimmäinen opettajansa oli John Dalton, kuuluisa tiedemies, joka opiskeli fysiikkaa, kemiaa ja luonnontieteitä. Hän antoi korvaamattoman panoksen Jamesin tieteelliseen tulevaisuuteen ja herätti hänessä kiinnostuksen numeeristen tietojen keräämistä ja niiden loogista ymmärtämistä kohtaan. Pojalta puuttui hieman vain matematiikan alan tunnit, jotka rajoittuivat alkeisiin. Tämä vaikeutti Joulen tieteellistä jatkotyötä, mutta sillä ei ollut ratkaisevaa roolia.

KANSSA nuori ikä, koulutuksesta vapaa-ajallaan James työskentelee isänsä tehtaalla. Daltonin avulla hän aloittaa ensimmäisen 19-vuotiaana Tieteellinen tutkimus ja korvaa pian kaikki panimon höyrykoneet kannattavammilla sähkökoneilla.

Vuotta myöhemmin hänen artikkelinsa on julkaistu tunnetussa Annals of Electricity -lehdessä. Siinä nuori tiedemies kuvaa sähkömagneettisen moottorin suunnittelua ja toimintaa. Tämä oli vasta alkua Joulen työlle sähkömagnetismin alalla. Vuonna 1840 tutkiessaan ferromagneetteja hän havaitsi magneettisen kyllästyksen vaikutuksen ja vuonna 1842 magnetostriktioilmiön.

Yksi Joulen inspiraatioista oli Michael Faraday ja hänen työnsä magnetismin ja sähkövirran vuorovaikutuksesta. Suorittamalla jatkuvia fyysisiä kokeita tällä alueella, tiedemies saavuttaa yhden hänen tärkeimmistä saavutuksistaan tieteellinen ura- määrittää virran voimakkuuden ja sen vapauttaman lämmön välisen suhteen. Joulen tutkimuksen mukaan johtimessa vapautuva lämpö on verrannollinen sen resistanssiin ja sen läpi kulkevan virran neliövoimakkuuteen.

Joulen ensimmäinen maininta tästä suhteesta juontaa juurensa vuodelta 1841, mutta tällä lausunnolla on toinen tunnustettu kirjoittaja - venäläinen tiedemies Lenz, joka tuli samanlaisiin johtopäätöksiin vuonna 1842. Nykyään laki kantaa nimeä Joule-Lenz.

Vuonna 1843 Joule päättää kehittää Julius Mayerin esittämää ajatusta suoritetun mekaanisen työn ja vapautuvan lämmön välisen suhteen olemassaolosta. Tätä varten hän asetti sähkömagneetin vettä sisältävään pulloon, joka pyöri uppoavan paineen alaisena huolimatta siitä, että alus itse oli magneettikentässä. Siten Joule osoittaa, että kaloriteoria on virheellinen ja lämpöä vapautuu käytön aikana, ei ympäröivästä tilasta. Tiedemies onnistui johtamaan numeerisen suhteen, joka tunnetaan vuonna moderni fysiikka, lämmön mekaanisena ekvivalenttina, joka on 4,2 J / cal.

Tämän kokeen kuvaus ja sen tieteellinen merkitys Joule hahmotteli artikkelissa "Magnetoelektrisyyden lämpövaikutuksesta ja lämmön mekaanisesta merkityksestä".

Seuraavien vuosien ajan tiedemies jatkoi lämmön vapautumisen tutkimista erilaisten mekaanisten toimien aikana (veden kuljettaminen kapeiden reikien läpi, kaasun puristaminen jne.). Voidakseen suorittaa kokeitaan James muutti vuonna 1844 perheineen Manchesteriin. He asettuivat suureen taloon, lähellä kaupungin keskustaa, jossa tiedemiehelle oli varustettu laboratorio. Siellä Joule löysi kuuluisan energian säilymislakinsa, jonka mittayksikkönä hänen nimensä ikuistetaan tulevaisuudessa.

Vuonna 1847 tiedemies tapasi William Thomsonin. Hän aloittaa hänen kanssaan yhteisen tutkimuksen, jonka tuloksena syntyi Joule-Thomsonin laki, jota käytetään kaasujen nesteyttämiseen. Lisäksi kaksi suurta tiedemiestä onnistuu luomaan termodynaamisen asteikon.

Thomsonin avulla Joulen työt saavat vihdoin maailmanlaajuista huomiota. tieteellinen yhteisö, mikä pitkään aikaan jättänyt huomioimatta lahjakkaan fyysikon. Hän pitää puheen kokouksessa Oxfordissa ja tekee vaikutuksen British Association of Scientists -järjestöön.

Samana vuonna Joel meni naimisiin Amelia Grimesin kanssa, avioliitossa heillä oli kaksi lasta.

Vuonna 1850 Joule hyväksyttiin Lontoon Royal Societyn riveihin.

Vuosi 1854 oli käännekohta englantilaisen tiedemiehen kohtalossa. Tällä hetkellä hänen vaimonsa kuolee, hän myy vanhempiensa panimon ja sukeltaa tieteeseen. Tuotolla hän varusteli itsensä modernilla laboratoriolla, jossa hän vietti suurimman osan vapaa-ajastaan. Vuosina 1854-1889 hän julkaisi 97 tieteellisiä töitä omistettu klassisille ja molekyylifysiikka, akustiikka, lämmön ja kaasujen teoria.

Vuonna 1866 hän sai ensimmäisen palkintonsa, Copley-mitalin, ja vuonna 1880 toisen, Albert-mitalin.

1870-luvulla tiedemiehestä tuli oikeustieteen tohtori Edinburghin ja Leidenin yliopistoissa, hän sai kaksi mitalia Royal Societylta ja ritarikunnan itse Englannin kuningattarelta. Vuonna 1872 hänet valittiin British Associationin puheenjohtajaksi, ja myöhemmin, vuonna 1877, hänet valittiin uudelleen toiselle kaudelle. Vuodesta 1878 Joule sai kunniallisen 215 punnan kuukausieläkkeen.

Tiedemies kuoli 11. lokakuuta 1889 Salessa, lähellä Manchesteria. Vähän ennen kuolemaansa hän julkaisi kaksiosaisen kokoelman tieteellisistä muistiinpanoistaan ​​"Scientific papers by J. P. Joule", joka sisältää kuvauksen hänen loistavista fyysisistä kokeistaan. Monista niistä on tullut olennainen osa modernia fysiikkaa.

pääominaisuus tieteellistä toimintaa Joule on hänen kokeilunsa yksinkertaisuus. Samaan aikaan ne kaikki erottuivat hämmästyttävästä tarkkuudesta ja selkeydestä. Tiedemies oli lujasti vakuuttunut siitä, että maailma on paljon yksinkertaisempi kuin luulemme, ja kaikki asiat siinä ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tällaisten vuorovaikutusten löytäminen oli kaiken hänen tutkimuksensa pääpaino.

Manchesterin kaupungintaloon pystytettiin muistomerkki tiedemiehen kunniaksi välittömästi hänen opettajansa Daltonin muistomerkkiä vastapäätä.

(24.12.1818 – 11.10.1889)

Abstraktin kirjoittanut IGOR MOROZOV 7 "A" luokka.

Elämäkerta - yksinkertainen ja mielenkiintoinen!

JOUL JAMES PRESCOTT on erinomainen englantilainen tiedemies.

J. Joule syntyi lähellä Manchesteria Englannissa varakkaalle panimon omistajalle. Hän oli koulutettu kotona. Kolmen vuoden ajan hänet mentoroi kuuluisa kemisti John Dalton. Dalton juurrutti Jouleen rakkauden tieteeseen ja intohimon kerätä ja ymmärtää numeerisia tietoja, joista tieteellisiä teorioita ja lait.

Valitettavasti Joulen matemaattinen tausta oli heikko, mikä myöhemmin esti suuresti hänen tutkimustaan ​​ja ehkä esti häntä tekemästä vieläkin merkittävämpiä löytöjä.

Joelilla ei ollut ammattia eikä muuta työtä kuin auttaminen isänsä tehtaan johtamisessa. Vuoteen 1854 asti, jolloin kasvi lopulta myytiin, Joule työskenteli sen parissa ja ajoittain, yöllä, osallistui kokeisiinsa. Vuoden 1854 jälkeen Joulella oli sekä aikaa että keinoja rakentaa fysiikan laboratorio omaan taloonsa ja omistautua kokonaan kokeelliselle fysiikalle.

Myöhemmin Joule alkoi kokea taloudellisia vaikeuksia ja jatkaakseen tutkimustaan ​​hän kääntyi kuningatar Victorian puoleen saadakseen taloudellista apua.

Vuosina 1837-1847. Joule kaikki vapaa-aika omistettu erilaisille transformaatiokokeille useita muotoja energia - mekaaninen, sähköinen, kemiallinen - lämpöenergiaksi.

Hän kehitti lämpömittareita, jotka mittasivat lämpötilaa yhden kahden sadasosan tarkkuudella, minkä ansiosta hän pystyi tekemään mittauksia tuolloin parhaalla tarkkuudella.

Vuonna 1840 Joule muotoili lain, joka määrittää langassa virran kulkiessa vapautuvan lämmön määrän (tunnetaan nykyään Joulen laina).

Kesäkuussa 1847 Joule esitti Britannian tutkijaliiton kokouksessa asiakirjan, jossa hän raportoi tarkat mittaukset lämmön mekaaninen ekvivalentti. Raportti ei tehnyt vaikutusta puoliunissa oleviin kuulijoihin, ennen kuin nuori, kiihkeä William Thomson (tuleva lordi Kelvin) selitti iäkkäille kollegoilleen Joulen työn merkityksen. Raportista tuli käännekohta hänen urallaan.

Vuonna 1850 Joule valittiin Lontoon Royal Societyn jäseneksi. Hänestä tuli yksi aikansa arvostetuimmista tiedemiehistä, monien nimikkeiden ja palkintojen omistaja.

Kuningatar nosti hänet ritariin. Energiayksikkö nimettiin joulen mukaan.

Joulella oli erinomaiset kyvyt kokeellisena fyysikona. Hänen intohimonsa tieteeseen oli rajaton. Jopa häämatkallaan hän käytti aikaa veden lämpötilan mittaamiseen sen viehättävän vesiputouksen ylä- ja alaosassa, jonka lähellä hän ja hänen nuori vaimonsa asuivat, varmistaakseen, että veden lämpötilan ero on säilymislain mukainen. energiasta!

Joule uskoi, että luonto on yksinkertainen, ja pyrki löytämään yksinkertaisia ​​suhteita tärkeiden välillä fyysisiä määriä. Hän onnistui löytämään kaksi sellaista suhdetta, jotka säilyttivät hänen nimensä tieteessä ikuisesti.

Joule tutkimus

Joule on tutkinut lämmön vapautumista vuodesta 1841 lähtien sähköisku. Tänä aikana hän löysi erityisesti Lenzin itsenäisesti vahvistaman lain (Joule-Lenzin laki). Tutkitaan seuraavaksi kaikki yhteensä koko piirissä, galvaaninen kenno mukaan lukien, vapautunut lämpö tietyn ajan, hän päätti, että tämä lämpömäärä on yhtä suuri kuin lämpö kemialliset reaktiot virtaa elementissä saman ajan. Hän, Joule, on sitä mieltä, että sähkövirtapiirissä vapautuvan lämmön lähteenä ovat galvaanisessa kennossa tapahtuvat kemialliset prosessit, ja sähkövirta ikään kuin kuljettaa tätä lämpöä pitkin koko piiriä. Hän kirjoitti, että "sähköä voidaan pitää tärkeänä aineena, joka siirtää, järjestää ja muuttaa kemiallista lämpöä", mutta "sähkömagneettinen kone" voi toimia myös sähkövirran lähteenä. Miten sähkövirran tuottama lämpö tulisi tässä tapauksessa ottaa huomioon? Joule kysyy myös kysymyksen: mitä tapahtuu, jos magnetosähköinen kone (eli sähkömoottori) sisällytetään galvaanisella kennolla varustettuun piiriin, miten tämä vaikuttaa piirissä olevan virran tuottaman lämmön määrään?

Jatkaessaan tutkimusta tähän suuntaan Joule päätyi uusiin tärkeisiin tuloksiin, jotka hän hahmotteli vuonna 1843 julkaistussa teoksessa "Magnetoelektrisyyden lämpövaikutus ja lämmön mekaaninen arvo". Ensin Joule tutki lämmön määrää. vapautuu induktiovirrasta. Tätä varten hän asetti rautaytimellisen lankakelan putkeen, joka oli täytetty vedellä ja pyöritti sitä magneetin napojen muodostamassa magneettikentässä (kuva 63). Mittaamalla induktiovirran suuruutta galvanometrillä, joka on kytketty lankakela päihin elohopeakytkimen avulla ja samalla määrittämällä putkessa virran vapauttaman lämmön määrän, Joule tuli siihen tulokseen, että induktiivinen virta, kuten galvaaninen, vapauttaa lämpöä, jonka määrä on verrannollinen virran voimakkuuden ja resistanssin neliöön. Joule kytkei sitten vesiputkeen asetetun lankakelan galvaaniseen piiriin. Pyörittämällä sitä vastakkaisiin suuntiin, hän mittasi piirissä olevan virran voimakkuuden ja samanaikaisesti vapautuvan lämmön tietyn ajanjakson aikana, niin että käämi toimi kerran sähkömoottorina ja toisen kerran - generaattorina. sähkövirrasta.

Vertaamalla sitten vapautuvan lämmön määrää galvaanisessa kennossa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden lämpöön, Joule tuli siihen tulokseen, että "kemiallisen vaikutuksen aiheuttama lämpö lisääntyy tai vähenee" ja että "meillä on siis magneettisähkö aineesta, joka pystyy tuhoamaan tavallisin mekaanisin keinoin tai herättämään lämpöä." Lopulta Joule sai tämän putken pyörimään magneettikentässä jo putoavien painojen vaikutuksesta. Mittaamalla vedestä vapautuvan lämmön määrän ja kuormien alentamisessa tehdyn työn hän laski mekaanisen lämmön ekvivalentin, joka osoittautui 460 kgm/kcal.

Samana vuonna Joule raportoi kokeesta, jossa mekaaninen työ muutettiin suoraan lämmöksi. Hän mittasi lämpöä, joka vapautuu, kun vettä pakotetaan kapeiden putkien läpi. Samalla hän sai, että lämmön mekaaninen ekvivalentti on 423 kgm/kcal.

Jatkossa Joule palasi jälleen lämmön mekaanisen ekvivalentin kokeelliseen määritykseen. Vuonna 1849 hän teki tunnetun kokeen lämmön mekaanisen ekvivalentin mittaamiseksi. Hän sai putoavien painojen avulla akselin pyörimään nesteellä täytetyn kalorimetrin sisällä (kuva 64). Mittaamalla kuormien tekemää työtä ja kalorimetrissä vapautuvaa lämpöä Joule sai lämmön mekaaniseksi ekvivalentiksi 424 kGm/kcal.

Lämmön mekaanisen vastineen löytäminen johti Joulen löytämään energian säilymisen ja muuntamisen lain. Luennolla, jonka hän piti vuonna 1847 Manchesterissa, hän sanoi:

"Näet siis, että elävä voima voidaan muuttaa lämmöksi ja että lämpö voidaan muuttaa eläväksi voimaksi tai vetovoimaksi etäisyyden päässä. Kaikki kolme ovat siis lämpöä, elävää voimaa ja vetovoimaa etäisyyden päässä (jonka minä voivat lisätä valoa) ovat keskenään muunnettavissa toisikseen, eikä mitään menetetä näiden muutosten aikana.

James Joule lyhyt elämäkerta Englanti fysiikka tässä artikkelissa kuvattu.

Joel James Prescott lyhyt elämäkerta

James Prescott Joule syntyi 24. joulukuuta 1818 varakkaan panimon omistajan perheeseen. Perheen hyvä taloudellinen tilanne antoi Jamesille mahdollisuuden opiskella kotona 15-vuotiaaksi asti. Hän sai erinomaiset tiedot fysiikasta, matematiikasta ja kemiasta, ja tuntien lisää vetovoimaa tieteisiin, James Joule halusi jatkaa opintojaan. Mutta kohtalo määräsi toisin - isänsä sairauden kautta hän johti yhdessä vanhemman veljensä kanssa perheen panimoa jonkin aikaa.

Olosuhteet eivät estäneet Jamesia tekemästä tiedettä. Kotona hän järjestää fyysisen laboratorion ja alkaa suorittaa kokeitaan. Ensimmäisen sähkömoottoreiden työn aikana tiedemies havaitsi seuraavan - sähkökoneiden teho on suoraan verrannollinen jännitteen ja virran muodostukseen.

Seitsemän vuoden ajan vuodesta 1847 alkaen tiedemies suoritti sarjan kokeita tutkiakseen lämmön vaikutusta johtimen läpi kulkevaan sähkövirtaan. Hänen työnsä tuloksena havaittiin johtimessa vapautuvan lämmön määrän suhteellinen riippuvuus tämän materiaalin resistanssista ja sen läpi kulkevan virran neliöstä.

Joulen löytö teki hänestä kuuluisan tiedemiehen. Häntä tarjottiin yhteistä työtä W. Thomson. Heistä, jotka työskentelivät rinnakkain, tuli itse asiassa kaikkien jäähdytysyksiköiden ja jääkaappien esivanhemmat. Joule päätteli, että kaasun laajeneminen ilman mitään työtä johtaa sen lämpötilan merkittävään laskuun. Tämä vaikutus nimettiin tutkijoiden mukaan - sitä kutsutaan Joule-Thomson-ilmiöksi.

(24.12.1818 – 11.10.1889)

Abstraktin kirjoittanut IGOR MOROZOV 7 "A" luokka.

Elämäkerta - yksinkertainen ja mielenkiintoinen!

JOUL JAMES PRESCOTT on erinomainen englantilainen tiedemies.

J. Joule syntyi lähellä Manchesteria Englannissa varakkaalle panimon omistajalle. Hän oli koulutettu kotona. Kolmen vuoden ajan hänet mentoroi kuuluisa kemisti John Dalton. Juuri Dalton juurrutti Jouleen rakkauden tieteeseen ja intohimon kerätä ja ymmärtää numeerista tietoa, johon tieteelliset teoriat ja lait perustuvat.

Valitettavasti Joulen matemaattinen tausta oli heikko, mikä myöhemmin esti suuresti hänen tutkimustaan ​​ja ehkä esti häntä tekemästä vieläkin merkittävämpiä löytöjä.

Joelilla ei ollut ammattia eikä muuta työtä kuin auttaminen isänsä tehtaan johtamisessa. Vuoteen 1854 asti, jolloin kasvi lopulta myytiin, Joule työskenteli sen parissa ja ajoittain, yöllä, osallistui kokeisiinsa. Vuoden 1854 jälkeen Joulella oli sekä aikaa että keinoja rakentaa fysiikan laboratorio omaan taloonsa ja omistautua kokonaan kokeelliselle fysiikalle.

Myöhemmin Joule alkoi kokea taloudellisia vaikeuksia ja jatkaakseen tutkimustaan ​​hän kääntyi kuningatar Victorian puoleen saadakseen taloudellista apua.

Vuosina 1837-1847. Joule omisti kaiken vapaa-aikansa erilaisille kokeille erilaisten energiamuotojen - mekaanisten, sähköisten, kemiallisten - muuntamiseksi lämpöenergiaksi.

Hän kehitti lämpömittareita, jotka mittasivat lämpötilaa yhden kahden sadasosan tarkkuudella, minkä ansiosta hän pystyi tekemään mittauksia tuolloin parhaalla tarkkuudella.

Vuonna 1840 Joule muotoili lain, joka määrittää langassa virran kulkiessa vapautuvan lämmön määrän (tunnetaan nykyään Joulen laina).

Kesäkuussa 1847 Joule esitti British Association of Scientists -yhdistyksen kokouksessa paperin, jossa hän raportoi lämmön mekaanisen ekvivalentin tarkimmista mittauksista. Raportti ei tehnyt vaikutusta puoliunissa oleviin kuulijoihin, ennen kuin nuori, kiihkeä William Thomson (tuleva lordi Kelvin) selitti iäkkäille kollegoilleen Joulen työn merkityksen. Raportista tuli käännekohta hänen urallaan.

Vuonna 1850 Joule valittiin Lontoon Royal Societyn jäseneksi. Hänestä tuli yksi aikansa arvostetuimmista tiedemiehistä, monien nimikkeiden ja palkintojen omistaja.

Kuningatar nosti hänet ritariin. Energiayksikkö nimettiin joulen mukaan.

Joulella oli erinomaiset kyvyt kokeellisena fyysikona. Hänen intohimonsa tieteeseen oli rajaton. Jopa häämatkallaan hän käytti aikaa veden lämpötilan mittaamiseen sen viehättävän vesiputouksen ylä- ja alaosassa, jonka lähellä hän ja hänen nuori vaimonsa asuivat, varmistaakseen, että veden lämpötilan ero on säilymislain mukainen. energiasta!

Joule uskoi, että luonto on yksinkertainen, ja pyrki löytämään yksinkertaisia ​​suhteita tärkeiden fyysisten suureiden välillä. Hän onnistui löytämään kaksi sellaista suhdetta, jotka säilyttivät hänen nimensä tieteessä ikuisesti.

Joule tutkimus

Joule on vuodesta 1841 lähtien tutkinut lämmön vapautumista sähkövirran vaikutuksesta. Tänä aikana hän löysi erityisesti Lenzin itsenäisesti vahvistaman lain (Joule-Lenzin laki). Tutkiessaan sitten koko piirissä, galvaaninen kenno mukaan lukien, vapautuneen lämmön kokonaismäärää tietyn ajan, hän totesi, että tämä lämpömäärä on yhtä suuri kuin kennossa saman ajan kuluessa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden lämpö. Hän, Joule, on sitä mieltä, että sähkövirtapiirissä vapautuvan lämmön lähteenä ovat galvaanisessa kennossa tapahtuvat kemialliset prosessit, ja sähkövirta ikään kuin kuljettaa tätä lämpöä pitkin koko piiriä. Hän kirjoitti, että "sähköä voidaan pitää tärkeänä aineena, joka siirtää, järjestää ja muuttaa kemiallista lämpöä", mutta "sähkömagneettinen kone" voi toimia myös sähkövirran lähteenä. Miten sähkövirran tuottama lämpö tulisi tässä tapauksessa ottaa huomioon? Joule kysyy myös kysymyksen: mitä tapahtuu, jos magnetosähköinen kone (eli sähkömoottori) sisällytetään galvaanisella kennolla varustettuun piiriin, miten tämä vaikuttaa piirissä olevan virran tuottaman lämmön määrään?

Jatkaessaan tutkimusta tähän suuntaan Joule päätyi uusiin tärkeisiin tuloksiin, jotka hän hahmotteli vuonna 1843 julkaistussa teoksessa "Magnetoelektrisyyden lämpövaikutus ja lämmön mekaaninen arvo". Ensin Joule tutki lämmön määrää. vapautuu induktiovirrasta. Tätä varten hän asetti rautaytimellisen lankakelan putkeen, joka oli täytetty vedellä ja pyöritti sitä magneetin napojen muodostamassa magneettikentässä (kuva 63). Mittaamalla induktiovirran suuruutta galvanometrillä, joka on kytketty lankakela päihin elohopeakytkimen avulla ja samalla määrittämällä putkessa virran vapauttaman lämmön määrän, Joule tuli siihen tulokseen, että induktiivinen virta, kuten galvaaninen, vapauttaa lämpöä, jonka määrä on verrannollinen virran voimakkuuden ja resistanssin neliöön. Joule kytkei sitten vesiputkeen asetetun lankakelan galvaaniseen piiriin. Pyörittämällä sitä vastakkaisiin suuntiin, hän mittasi piirissä olevan virran voimakkuuden ja samanaikaisesti vapautuvan lämmön tietyn ajanjakson aikana, niin että käämi toimi kerran sähkömoottorina ja toisen kerran - generaattorina. sähkövirrasta.

Vertaamalla sitten vapautuvan lämmön määrää galvaanisessa kennossa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden lämpöön, Joule tuli siihen tulokseen, että "kemiallisen vaikutuksen aiheuttama lämpö lisääntyy tai vähenee" ja että "meillä on siis magneettisähkö aineesta, joka pystyy tuhoamaan tavallisin mekaanisin keinoin tai herättämään lämpöä." Lopulta Joule sai tämän putken pyörimään magneettikentässä jo putoavien painojen vaikutuksesta. Mittaamalla vedestä vapautuvan lämmön määrän ja kuormien alentamisessa tehdyn työn hän laski mekaanisen lämmön ekvivalentin, joka osoittautui 460 kgm/kcal.

Samana vuonna Joule raportoi kokeesta, jossa mekaaninen työ muutettiin suoraan lämmöksi. Hän mittasi lämpöä, joka vapautuu, kun vettä pakotetaan kapeiden putkien läpi. Samalla hän sai, että lämmön mekaaninen ekvivalentti on 423 kgm/kcal.

Jatkossa Joule palasi jälleen lämmön mekaanisen ekvivalentin kokeelliseen määritykseen. Vuonna 1849 hän teki tunnetun kokeen lämmön mekaanisen ekvivalentin mittaamiseksi. Hän sai putoavien painojen avulla akselin pyörimään nesteellä täytetyn kalorimetrin sisällä (kuva 64). Mittaamalla kuormien tekemää työtä ja kalorimetrissä vapautuvaa lämpöä Joule sai lämmön mekaaniseksi ekvivalentiksi 424 kGm/kcal.

Lämmön mekaanisen vastineen löytäminen johti Joulen löytämään energian säilymisen ja muuntamisen lain. Luennolla, jonka hän piti vuonna 1847 Manchesterissa, hän sanoi:

"Näet siis, että elävä voima voidaan muuttaa lämmöksi ja että lämpö voidaan muuttaa eläväksi voimaksi tai vetovoimaksi etäisyyden päässä. Kaikki kolme ovat siis lämpöä, elävää voimaa ja vetovoimaa etäisyyden päässä (jonka minä voivat lisätä valoa) ovat keskenään muunnettavissa toisikseen, eikä mitään menetetä näiden muutosten aikana.

James Joule - Kaunis kuuluisa henkilö. Me kaikki tiedämme tämän nimen koulun fysiikan tunneista. Sitten kukaan ei kuitenkaan sujautunut hänen elämäkertaansa ja saavutuksiinsa, mutta silti hänen elämän polku todella mielenkiintoista. Käsittelemme artikkelissa yksityiskohtainen elämäkerta tiedemies ja puhua myös siitä, mitä hän saavutti.

Lapsuus

James Joule, jonka elämäkertaa harkitsemme, syntyi vuonna 1818, 24. joulukuuta. Poika syntyi v rikas perhe Salfordissa sijaitsevan panimon omistaja. James opiskeli kotona. Hänen ensimmäinen opettajansa fysiikan, kemian ja alkeismatematiikan periaatteissa oli Dalton. 15-vuotiaasta lähtien poika työskenteli isänsä tehtaalla ja oli suoraan mukana sen johtamisessa. Hän yhdisti tämän toiminnan harjoitteluun vuoden aikana.

Ensimmäiset opinnot

Milloin James Joule kiinnostui tieteestä? Kaverin lyhyt elämäkerta kertoo, että hän aloitti ensimmäisen tutkimuksensa vuonna 1837. Sitten hän oli erittäin kiinnostunut höyrykoneiden korvaamisesta sähkökoneilla isänsä panimossa. Vuotta myöhemmin nuori mies julkaisi ensimmäisen sähköteoksensa yhdessä tieteelliset lehdet. Häntä neuvoi tekemään tämä hänen opettajansa John Davis, joka muuten oli sähkömoottorin keksijän Sturgeonin läheinen ystävä. Sturgeon omisti myös lehden, jossa James Joule julkaistiin. Vuonna 1840 nuori tutkija huomasi magneettisen kyllästymisen vaikutuksen magnetoiessaan ferromagneetteja. Siitä hetkestä vuoteen 1845 saakka hän tutki aktiivisesti sähkömagneettisia ilmiöitä kokeellisesti.

Joulen laki

Mitä Joel James Prescott tekee seuraavaksi? Miehen lyhyt elämäkerta jatkuu sillä, että vuonna 1841 hän löytää lain virran voimakkuuden ja vapautuvan lämmön välisestä neliösuhteesta. Myöhemmin laki nimettiin hänen mukaansa, mutta tunnemme sen Joule-Lenzin laina, koska vuonna 1842 sen löysi saksalaissyntyinen venäläinen fyysikko Emil Lenz. Tiedemiehen löytöä ei arvostettu sen todellisella arvolla. Lontoon Royal Society jätti hänet huomiotta, ja itse teos julkaistiin vaatimattomassa aikakauslehdessä.

Työskentele luennoitsijana

Mutta kenelle James Joule työskenteli? Mielenkiintoisia seikkoja tästä miehestä on harvinaista, mutta tiedetään, että hän oli luennoitsija. Sturgeon muutti Manchesteriin ja avasi siellä Galleria of Practical Knowledge, jossa hän kutsui Joulen luennoitsijan paikalle. Yllättäen osan opiskelijoista opetti James Joule itse!

Tuolloisessa tutkimuksessaan tiedemies vietti paljon aikaa sähkömagneettisten moottoreiden taloudellisista hyödyistä. Aluksi hän uskoi, että sähkömagneeteilla oli suuri potentiaali, mutta pian hän oli henkilökohtaisesti vakuuttunut siitä, että höyrykoneet olivat paljon tehokkaampia. Joule julkaisi tämän tutkimuksen tulokset piilottamatta omaa pettymystään.

Tiedemiehen löydöt tapahtuivat hyvin nopeasti. Jo vuonna 1842 hän kuvailee magnetostriktiota, joka koostuu siitä, että kappaleet muuttavat kokoaan ja tilavuuttaan eri magnetointiasteilla. Vuotta myöhemmin hän saa päätökseen johtimien lämmöntuotantoa koskevan tutkimuksen ja julkaisee tulokset. Ne koostuivat siitä, että syntyvää lämpöä ei oteta ulkopuolelta. Tämä kumosi täysin kaloriteorian, jonka kannattajia oli vielä tuolloin.

Vuosina 1843-1850 mies on mukana joukossa tutkimuksia, jotka parantavat tekniikkaansa ja vahvistavat monilla kokeilla energiansäästöperiaatteen oikeellisuuden.

Perhe

Vuonna 1844 jouleet vaihtavat asuinpaikkaansa. Uudessa paikassa mies tapaa omansa tuleva vaimo Amelia Grimes. Vuonna 1847 pari meni naimisiin, ja heillä oli tytär ja poika. Samaan aikaan talossa Joule varustaa itselleen kätevän laboratorion kokeita varten. Hänen onnensa ei kuitenkaan kestänyt kauan, koska vuonna 1854 hänen rakas vaimonsa kuoli.

Yleiskuvaus opinnoista

1840-luvun loppuun mennessä artikkelimme sankarin työ tunnustettiin yleisesti. Vuonna 1847 tiedemies tapaa Thomsonin, joka arvostaa suuresti Joulen kokeellista tekniikkaa. Sitten tiedemiehet alkavat tehdä yhteistyötä. Thomsonin ajatukset molekyylikineettisestä teoriasta muodostuivat suurelta osin Jamesin ideoiden vaikutuksesta. Yhdessä tutkijat luovat termodynaamisen lämpötila-asteikon.

Näyttää siltä, ​​​​että James Joule ja hänen löytönsä eivät vanhene, koska jo vuotta myöhemmin hän ehdottaa kaasumallin käyttämistä analysoimaan lämpövaikutusten esiintymistä paineen nousussa. Joule-kaasumalli koostui mikroskooppisen kokoisista elastisista palloista, jotka aiheuttivat painetta koskettaessaan astian seiniä. Tiedemiehen tutkimus julkaistiin Philosophical Transactions of the Royal Society -lehdessä saksalaisen fyysikon Clausiuksen neuvosta. Tällä työllä oli valtava vaikutus termodynamiikan muodostumiseen ja kehitykseen huolimatta siitä, että myöhemmin Joulen tutkimuksessa löydettiin monia virheitä. Lisäksi kokeet ovat samanlaisia ​​kuin van der Waals 1870-luvulla simuloidakseen todellista kaasua.

Vuonna 1850 miehestä tulee Lontoon Royal Societyn jäsen. Vuonna 1851 tehdyissä tutkimuksissa, jotka koskevat lämmön teoreettisen mallin luomista pienten elastisten hiukkasten liikkeenä, tiedemies laski erittäin tarkasti joidenkin kaasujen lämpökapasiteetin. Vuotta myöhemmin hän kuvailee yhdessä vanhan ystävänsä Thomsonin kanssa ilmiötä, jossa kaasun lämpötila muuttuu adiabaattisen kuristuksen aikana. Myöhemmin tätä efektiä kutsuttiin Joule-Thomsoniksi. Lisäksi tämä löytö vaikutti uuden luonnontieteen haaran - matalan lämpötilan fysiikan - syntymiseen.

1850-luvulla tutkija julkaisi kokonaisen sarjan artikkeleita sähkömittauksista. Huolimatta mahdollisuudesta käyttää nykyaikaisia ​​​​malleja, James Joule oli varma, että vain kokeilun avulla voidaan saada tarkimmat tulokset.

Vuonna 1859 tiedemies tutki kiinteiden aineiden termodynaamisia ominaisuuksia. Tunnistaa kumin epätyypilliset ominaisuudet muihin materiaaleihin verrattuna. Vuotta myöhemmin miraasit, ilmakehän ukkosmyrskyt ja meteoriitit joutuvat hänen kiinnostuksensa piiriin, mitä hän yrittää selittää tieteellinen näkökohta näkemys.

Lämmön ekvivalentti

Vuodesta 1843 lähtien tiedemies on etsinyt lämmön mekaanista vastinetta. Kokeiden avulla hän onnistuu osoittamaan, että tietty määrä lämpöä voidaan muuntaa tietyksi määräksi mekaanista voimaa. Samana vuonna hän julkaisee tutkimustuloksia ja vuotta myöhemmin hän muotoilee kidekappaleiden lämpökapasiteetin lain, joka tunnetaan nimellä Joule-Kopp-laki. Joule esitti kuitenkin lakinsa tarkan muotoilun ja kokeellisen vahvistuksen vasta vuonna 1864.

Tämän jälkeen Joel James Prescott, jonka lyhyt elämäkerta on annettu yllä, omistautuu lämmön muodostumisen tutkimukselle, kun neste johdetaan kapeiden putkien läpi. Ajanjaksolla 1847-1850 hän onnistuu johtamaan tarkimman lämmön mekaanisen vastineen. Hän käyttää metallista kalorimetriä, jonka hän asettaa puiselle penkille. Tässä kokeessa hän tutki lämmön määrää, joka vapautuu pyörimisen aikana akselikitkan vuoksi. Jotkut tutkijan arvioista ovat hyvin lähellä viime vuosisadalla löydettyjä tarkkoja arvoja.

Taistelu tekijän puolesta

1840-luvulla painetussa mediassa alkoi vakava keskustelu siitä, kuka oli Mayerin ja Joulen välisen energian säilymislain löytäjä. Itse asiassa Mayer julkaisi työnsä aiemmin, mutta kukaan ei ottanut sitä vakavasti, koska hän itse oli ammatiltaan lääkäri. James Joulen laki sai suuren kannatuksen, sillä tuolloin sellaiset tiedemiehet kuin Stokes, Faraday ja Thomson tukivat hänen ehdokkuuttaan. Jotkut tukivat avoimesti Mayeria korostaen, että hän oli ensimmäinen, joka teki löydön, kun taas toiset puolustivat oikeutta Joulen tekijään. Lopulta tekijän etuoikeus jätettiin Mayerille.

Muisti

Fyysikko James Prescott Joule palkittiin kuninkaan mitalilla. Vuonna 1860 hänestä tuli Manchester Literary and Philosophical Societyn puheenjohtaja. Lisäksi hänellä on LL.D.-tutkinto Trinity Collegesta Dublinista, LL.D.-tutkinto Edinburghin yliopistosta ja LL.D.-tutkinto Oxfordin yliopistosta. Vuonna 1866 hän sai Copley-mitalin, ja vuonna 1880 hänestä tuli Albert-mitalin omistaja. Kahdeksan vuoden jälkeen hallitus myönsi hänelle elinikäisen eläkkeen. Joule toimi kahdesti British Scientific Associationin puheenjohtajana.

Vuonna 1889 hänen mukaansa nimettiin lämmön, energian ja työn määrän mittausyksikkö. Manchesterin kaupungintalossa on tiedemiehen muistomerkki, joka sijaitsee Daltonin muistomerkkiä vastapäätä.