Waarskynlik is daar geen persoon wat nie die naam James Joel ken nie. Die ontdekkings van hierdie fisikus word oor die hele wêreld gebruik. Watter pad het die wetenskaplike gevolg? Watter ontdekkings het hy gemaak?
Die lewe van 'n uitstaande fisikus
James Joule is op 24 Desember 1818 gebore. Die biografie van die toekomstige fisikus begin in die Engelse stad Salford, in die familie van 'n suksesvolle brouery-eienaar. Die seun se opvoeding het by die huis plaasgevind, vir 'n geruime tyd is hy fisika en chemie deur John D alton geleer. Danksy hom het die Engelse fisikus verlief geraak op die wetenskap.
Joule het nie goeie gesondheid gehad nie, hy het baie tyd by die huis deurgebring en fisiese eksperimente en eksperimente uitgevoer. Reeds op 15-jarige ouderdom moes hy weens die siekte van sy pa saam met sy broer die brouery bestuur. Om by sy pa se fabriek te werk het hom nie die geleentheid gebied om universiteit toe te gaan nie, so James Joule het hom geheel en al aan sy tuislaboratorium gewy.
Vanaf 1838 tot 1847 het die fisikus elektrisiteit aktief bestudeer en sy eerste wetenskaplike vordering gemaak. In die Annale van Elektrisiteit het hy 'n artikel oor elektrisiteit gepubliseer en in 1841 'n nuwe fisiese wet ontdek, wat nou sy naam dra.
In 1847 het Joule sy eerste en enigste huwelik met Amelia Grimes aangegaan. Binnekort het hulleAlice Amelia en Benjamin Arthur word gebore. In 1854 is sy vrou en seun oorlede. Joule self sterf in 1889 in Engeland, in die stad Sale.
Deur sy lewe het hy ongeveer 97 referate in fisika gepubliseer, waarvan sommige saam met ander wetenskaplikes geskryf is: Lyon, Thomson, ens. Vir uitstaande wetenskaplike prestasies en ontdekte wette van fisika is hy met verskeie medaljes bekroon en 'n lewenslange pensioen van die Britse regering in die bedrag van ongeveer 200 pond.
Eerste werke en eksperimente
Terwyl hy die stoomenjins in sy pa se brouery waargeneem het, het James Joule besluit om dit met elektriese te vervang vir doeltreffendheid. In 1838 het hy 'n artikel in 'n wetenskaplike tydskrif gepubliseer waarin hy die toestel beskryf van 'n elektromagnetiese enjin wat hy uitgevind het. In 1840 het nuwe elektriese motors by die brouery verskyn, en die fisikus het voortgegaan om elektriese stroom en hittevrystelling te bestudeer. Later het dit geblyk dat stoomenjins baie doeltreffender was.
Tydens die eksperimente skep Joule termometers wat temperatuur met 'n akkuraatheid van 1/200 grade kan meet. Dit laat hom toe om dieper te delf in die studie van die termiese effek van die stroom. In 1840, danksy verdere waarnemings, ontdek die fisikus die effek van magnetiese versadiging. In dieselfde jaar het hy die werk "Oor die vorming van hitte deur middel van elektriese stroom" aan die Royal Scientific Society gestuur. Die artikel is nie gegradeer nie. Slegs die Manchester Literary and Philosophical Journal het ingestem om dit te publiseer.
Joule-Lenz Law
Onherken deur die London Scientific Society, het die artikel later geblyk een van die belangrikstewetenskaplike se prestasies. In die artikel het James Joule gepraat oor die verband tussen stroomsterkte en die hoeveelheid hitte wat vrygestel word. Hy het aangevoer dat die hoeveelheid hitte wat in die geleier vrygestel word, direk eweredig is aan die weerstand van die geleier, die kwadraat van die krag en die tyd van deurgang van die stroom.
Destyds is 'n soortgelyke teorie deur Emilius Lenz ontwikkel. Die feit dat die geleidingsvermoë van 'n metaalgeleier van temperatuur afhang, is in 1832 deur 'n Russiese fisikus ontdek. Om die temperatuur in die geleier akkuraat te bepaal, het die wetenskaplike 'n spesiale houer uitgevind waarin alkohol gegooi is. Die draad waardeur die stroom gelei is, is in die vaartuig laat sak. Vervolgens is nagegaan hoe lank die alkohol sou opwarm. Joule James Prescott het 'n soortgelyke metode gebruik, maar het water as die vloeistof gebruik.
Die resultate van baie jare se navorsing wat Lenz eers in 1843 gepubliseer het, maar in sy geskrifte was daar meer akkurate wetenskaplike regverdigings as dié van Joule, wie se werk eers nie eers gedruk wou word nie. Gegewe die voorrang van Joule en die presiese berekeninge van Emil Lenz, is besluit om die wet na albei te vernoem. Met verloop van tyd het die Joule-Lenz-wet die grondslag vir termodinamika gelê.
Magnetostriction
In parallel met die eienskappe van elektriese stroom bestudeer James Joule magnetiese verskynsels. In 1842 merk hy op dat yster in grootte verander onder die invloed van magnetiese golwe. As metaalstawe in 'n magneetveld geplaas word, sal hul lengte effens langer word.
Die wetenskaplike gemeenskap het die bestaan van enige ontdekking hier betwyfel. Die verandering in die grootte van die stokke wasso onbeduidend dat die menslike oog dit nie kon vang nie. Maar die fisikus het 'n spesiale tegniek ontwikkel waarmee hy visuele bewyse verkry het.
Later het dit geblyk dat ander metale ook hierdie effek het, en die verskynsel self is magnetostriksie genoem. Nou is baie toepassings gevind vir die ontdekking van die Joule. Byvoorbeeld, magnetostriktiewe metale dien as die materiaal van 'n golfleier vir die meting van die watervlak in tenks. Hierdie verskynsel word ook gebruik om etikette in anti-diefstal stelsels te maak.
Gaseksperimente
In die 40's het James Joule aktief die eienskappe van gas bestudeer, naamlik die verskynsels wat verband hou met die uitbreiding en inkrimping daarvan. Hy het 'n eksperiment met die uitsetting van 'n verdroogde gas uitgevoer, terwyl hy bewys het dat sy interne energie nie van volume afhang nie. Net die temperatuur van die gas maak saak.
In 1848 het Joule die spoed van gasmolekules vir die eerste keer in die geskiedenis van fisika gemeet. Hierdie ervaring was 'n vroeë werk oor die kinetiese teorie van gasse, wat stukrag gegee het aan verdere navorsing op hierdie gebied. Joule se werk is later deur die Skot James Maxwell voortgesit.
Vir 'n beduidende wetenskaplike bydrae ter ere van die Engelse fisikus, is die eenheid vir die meet van werk, die hoeveelheid hitte en energie, die Joule, genoem.
Joule en Thomson
William Thomson het 'n groot impak op Joule se aktiwiteite en sy erkenning in die wetenskaplike wêreld gehad. Die wetenskaplikes het in 1847 ontmoet toe Joule 'n verslag oor metings van die meganiese ekwivalent van hitte aan die Britse Vereniging van Wetenskaplikes voorgelê het.
Voordat Thomson Joule nie ernstig opgeneem is in wetenskaplike kringe nie. Wie weet, miskien sou ons nie die wette van fisika wat hy ontdek het geken het as William Thomas nie die belangrikheid daarvan aan die "snobs" van die Britse gemeenskap verduidelik het nie.
Fisici het saam die eienskappe van gasse bestudeer en ontdek dat gas tydens adiabatiese versmoring afgekoel word. Dit wil sê, die temperatuur van die gas (of vloeistof) neem af tydens deurgang deur die opening (geïsoleerde klep). Die verskynsel word die Joule-Thomson-effek genoem. Nou word hierdie verskynsel gebruik om lae temperature te verkry.
Wetenskaplikes het ook op die termodinamiese skaal gewerk, vernoem na die titel van Lord Kelvin, wat aan William Thomson behoort het.
James Joule-belydenis
Roem en erkenning het steeds die Engelse fisikus ingehaal. In die 1950's het hy 'n lid van die Royal Society of London geword en is die Royal Medalje bekroon. In 1866 ontvang hy die Copley-medalje en later die Albert-medalje.
Joule het verskeie kere die president van die British Scientific Association geword. Doktorsgrade in die regte van die Dublin College, Edinburgh en Oxford Universiteite is aan hom toegeken.
Daar is 'n standbeeld ter ere van hom by die stadsaal in Manchester en 'n gedenkteken in Westminster Abbey. Daar is 'n James Joule-krater aan die ander kant van die maan.
Gevolgtrekking
Die beroemde wetenskaplike, wie se naam aan die wette van fisika en meeteenhede gegee word, kon nie erkenning kry nie. Danksy synedeursettingsvermoë en werk, het hy nie opgehou voor talle mislukkings nie. Op die ou end het hy die reg bewys op sy plek onder die son, of ten minste op 'n maankrater.
