James Joule: biografie, vědecké objevy

Pravděpodobně neexistuje žádná osoba, která nezná jméno James Joule. Objevy tohoto fyziků se používají po celém světě. Jaká je cesta vědce? Jaké objevy udělal?

Život vynikajícího fyziků

24. prosince 1818 se narodil James Joule. Biografie budoucí fyziky začíná v anglickém městě Salford, v rodině úspěšného majitele pivovaru. Trénink chlapce se konal doma, na chvíli se učil fyzika a chemie John Dalton. Díky němu anglický fyzik miloval vědu.

Joule neměl dobré zdraví, strávil spoustu času doma, dělal fyzické experimenty a experimenty. Již ve svých 15 letech musel kvůli otcově nemoci řídit pivovar se svým bratrem. Práce v otcově továrně mu nedala příležitost vstoupit na univerzitu, takže James Joule byl zcela oddaný domácí laboratoři.

Od roku 1838 do roku 1847 fyzik aktivně studoval elektřinu a udělal své první vědecké úspěchy. V časopise Annals of Electricity publikuje článek o elektřině a v roce 1841 otevírá nový fyzický zákon, který nyní nese jeho jméno.

V roce 1847 uzavřel Joel první a jediné sňatek s Amelií Grimesovou. Brzy se narodí Alice Amelia a Benjamin Arthur. V roce 1854 byla manželka a syn zabity. Joule sám umře v roce 1889 v Anglii, ve městě Sale.

Za celý svůj život vydal asi 97 papíry na fyziku, některé z nich jsou psány ve spolupráci s dalšími vědci: .. Lyon, Thomson, atd za vynikající vědecké úspěchy a otevřít fyzikální zákony, získal několik medailí a dostal doživotní důchod od britské vlády ve výši asi 200 liber.

První práce a experimenty

Při pohledu na parní stroje v pivovaru svého otce se James Joule rozhodl nahradit je za elektrické. V roce 1838 publikoval v akademickém časopise článek, ve kterém popsal zařízení elektromagnetického motoru, který vynalezl. V roce 1840 se v pivovaru objevily nové elektromotory a fyzik pokračoval ve studiu elektrického proudu a uvolňování tepla. Později se ukázalo, že parní stroje byly mnohem efektivnější.

V průběhu experimentů vytváří Joule teploměry, které dokáží měřit teplotu s přesností 1/200 stupňů. To mu umožňuje jít hlouběji do studia tepelného účinku proudu. V roce 1840 fyzik objevil další pozorování vliv magnetické saturace. Ve stejném roce pošle Královské vědecké společnosti práci "O vytváření tepla elektrickým proudem". Tento článek nebyl oceněn. Pouze literární a filozofický časopis Manchesteru souhlasil, že ho zveřejní.

Zákon Joule-Lenze

Nerozpoznaný Londýnskou vědeckou společností se článek později ukázal být jedním z hlavních úspěchů vědce. V článku James Joule hovořil o vztahu mezi silou proudu a množstvím uvolněného tepla. On to tvrdil množství tepla, který je přidělen v vodiči, je přímo úměrný odporu vodiče, čtverci síly a době průchodu proudu.

Tehdy podobnou teorii vyvinula Emilie Lenzová. Skutečnost, že vodivost kovového vodiče závisí na teplotě, objevil ruský fyzik již v roce 1832. Pro přesné stanovení teploty ve vodiči vědec vynalezl speciální nádobu, do níž byl nalit alkohol. Drát, kterým procházel proud, byl spuštěn do nádoby. Pak bylo sledováno, jak dlouho se bude alkohol zahřát. Joel James Prescott použil podobnou metodu, používal pouze vodu jako tekutinu.

Výsledky let výzkumu Lenz publikoval jen v roce 1843, ale jeho práce byla přesnější vědecké studie, než je Joule, dílo, které na první pohled ani chcete vytisknout. Vzhledem k prvenství Joule a přesných výpočtů Emily Lenz, bylo rozhodnuto pojmenovat právo na počest obou. V průběhu doby, Joule-Lenz zahájena termodynamiky.

Magnetostrikce

Paralelně s vlastnostmi elektrického proudu studie James Joule magnetické jevy. V roce 1842 poznamenává, že železo se mění v rozměru pod vlivem magnetických vln. Pokud jsou kovové tyče umístěny v magnetickém poli, jejich délka bude mírně větší.

Vědecká komunita pochybovala o existenci jakéhokoli objevu. Změna velikosti prutů byla tak nevýznamná, že lidské oko to nechytilo. Ale fyzik vyvinul speciální techniku, pomocí níž získal vizuální důkazy.

Později bylo zjištěno, že jiné kovy mají tento účinek a samotný fenomén se nazývá magnetostrikce. Nyní k objevu Joulea našla mnoho způsobů, jak používat. Například magnetostrikční kovy slouží jako materiál vlnovodu pro měření hladiny vody v nádržích. Tento jev se také používá pro vytváření značek v systémech proti krádeži.

Experimenty s plynem

Ve čtyřicátých létech James Joule aktivně studoval vlastnosti plynu, jmenovitě jevy spojené s jeho expanzí a kontrakcí. Pokusil experiment s rozšířením vypouštěného plynu, což dokazovalo, že jeho vnitřní energie nezávisí na objemu. Pouze teplota plynu je důležitá.

V roce 1848 Joel poprvé v roce 2004 historie fyziky měření rychlosti molekul plynu. Tato zkušenost se stala časnou prací na kinetické teorii plynů, která dala impuls k dalšímu výzkumu v této oblasti. Práce Jouleho později pokračovala skotský James Maxwell.

Za významný vědecký přínos na počest anglického fyziků byla jmenována jednotka měření množství, množství tepla a energie - Joule.

Joule a Thomson

Obrovský vliv na činnost Joule a jeho uznání ve vědeckém světě vytvořil William Thomson. Vědci se setkali v roce 1847, kdy Joule předložil Britské asociaci vědců zprávu o měření mechanického ekvivalentu tepla.

Před Thomson Joule je nebere vážně ve vědeckých kruzích. Kdo ví, možná bychom nevěděli objevil zákony fyziky, pokud William Thomas nevysvětlil jim, že je důležité „snoby“ Britského společenství.

Společně fyzici zkoumají vlastnosti plynů a zjišťují, že s adiabatickým škrtícím plynem se ochlazuje. To znamená, že teplota plynu (nebo kapaliny) klesá během průchodu škrtící klapkou (izolovaný ventil). Tento jev se nazýval Joule-Thomsonův efekt. Nyní se tento fenomén používá k získání nízkých teplot.

Vědci se také zabývali termodynamickým měřítkem, pojmenovaným po názvu lorda Kelvina, který patřil Williamu Thomsonovi.

Uznání Jamese Jouleho

Sláva a uznání přesto překonali anglického fyziku. V padesátých letech 19. století se stal členem královské společnosti v Londýně a získal královskou medaili. V roce 1866 obdržel medailu Copley a pak Albertovou medaili.

Joel se několikrát stal prezidentem Britské vědecké asociace. Získal doktorát právního doktora na Dublinské vysoké škole v Edinburghu a Oxfordská univerzita.

Na jeho počest se nachází socha v městské budově v Manchesteru a památník ve Westminsterském opatství. Na druhé straně Měsíce je kráter Jamese Jouleho.

Závěr

Slavný vědec, jehož jméno se nazývá zákony fyziky a měrné jednotky, nemohl dosáhnout uznání. Díky své vytrvalosti a tvrdé práci nezastavil řadu poruch. Nakonec dokázal právo na své místo pod sluncem nebo alespoň na lunárním kráteru.