على الأرجح ، لا يوجد شخص لا يعرف اسم جيمس جويل. يتم تطبيق اكتشافات هذا الفيزيائي في جميع أنحاء العالم. ما الطريق كان عالما؟ ما هي الاكتشافات التي قام بها؟
حياة فيزيائي بارز
ولد جيمس جول في 24 ديسمبر 1818.تبدأ السيرة الذاتية لمستقبل الفيزياء في مدينة سالفورد الإنجليزية ، في عائلة صاحب مصنع نبيذ ناجح. استغرق تعليم الصبي مكان في المنزل ، لبعض الوقت علمه جون دالتون الفيزياء والكيمياء. شكراً له ، فيزيائي إنجليزي وسقط في حب العلم.
لم يكن جول يتمتع بصحة جيدة ، كثيرًامن الوقت كان يجلس في المنزل ، وإجراء التجارب والتجارب الفيزيائية. بالفعل في سن ال 15 ، بسبب مرض والده ، كان عليه أن يدير مصنع الجعة مع أخيه. لم يسمح له العمل في مصنع والده بالذهاب إلى الجامعة ، لذلك كان جيمس جويل مكرسًا بالكامل لمختبره المنزلي.
من 1838 إلى 1847 ، كان الفيزيائي يدرس بنشاطالكهرباء ويجعل نجاحها العلمي الأول. في جريدة Annals of Electricity ، ينشر مقالاً عن الكهرباء ، وفي عام 1841 قام بفتح قانون فيزيائي جديد ، يحمل اسمه الآن.
في عام 1847 ، خلص جول أول والزواج الوحيد مع اميليا غرايمز. سرعان ما ولدوا أليس أميليا وبنيامين آرثر. في عام 1854 ، تموت الزوجة والابن. توفى جول نفسه في عام 1889 في إنجلترا ، في مدينة سلا.
في كل حياته ، قام بنشر حوالي 97 يعمل علىفيزياء ، بعضها مكتوب مع علماء آخرين: ليون ، طومسون ، إلخ. من أجل الإنجازات العلمية البارزة وقوانين الفيزياء ، حصل على العديد من الميداليات وحصل على معاش مدى الحياة من حكومة المملكة المتحدة بمبلغ 200 جنيه تقريبًا.
أول الأعمال والتجارب
مشاهدة المحركات البخارية في مصنع الجعةقرر الأب جميس جول استبدالها بأخرى كهربائية من أجل كفاءة العمل. في عام 1838 ، نشر مقالا في مجلة علمية ، رسم فيه جهاز محرك كهربائي مغناطيسي اخترعه. في عام 1840 ، ظهرت محركات كهربائية جديدة في مصنع الجعة ، وواصل الفيزيائي دراسة التيار الكهربائي وإطلاق الحرارة. في وقت لاحق تبين أن المحركات البخارية كانت أكثر كفاءة.
أثناء التجارب ، يخلق جول ترمومترات ،والتي هي قادرة على قياس درجة الحرارة بدقة 1/200 درجة. هذا يسمح له الخوض في دراسة التأثير الحراري للتيار. في عام 1840 ، بفضل مزيد من الملاحظات ، اكتشف الفيزيائي تأثير التشبع المغناطيسي. في نفس العام أرسل إلى الجمعية العلمية الملكية العمل "على تشكيل الحرارة عن طريق التيار الكهربائي". المادة غير مصنفة. وافقت مجلة مانشستر الأدبية والفلسفية فقط على نشرها.
قانون جول لينز
غير معترف به في مقالة مجتمع العلوم في لندنثبت في وقت لاحق ليكون واحدا من الإنجازات الرئيسية للعالم. في هذه المقالة ، تحدث جيمس جول عن العلاقة بين القوة الحالية ومقدار الحرارة المنطلقة. وقال إن كمية الحرارة التي يتم إطلاقها في الموصل تتناسب طرديا مع مقاومة الموصل ، ومربع القوة ووقت التدفق الحالي.
في هذا الوقت ، تم تطوير نظرية مماثلة من قبل Emily.لينز. حقيقة أن توصيل الموصل المعدني يعتمد على درجة الحرارة التي اكتشفها الفيزيائي الروسي منذ عام 1832. لتحديد درجة الحرارة بدقة في الموصل ، اخترع العالم سفينة خاصة تم صب الكحول فيها. تم تخفيض السلك الذي يجري من خلاله التيار المتدفق ، في السفينة. وعلاوة على ذلك ، تم رصد مدى مدة ارتفاع درجة حرارة الكحول. استخدم جويل جيمس بريسكوت طريقة مشابهة ، فقط باستخدام الماء كسائل.
نتائج سنوات عديدة من البحث لينزنُشر عام 1843 فقط ، ولكن في كتاباته كان هناك إثبات علمي أكثر دقة من كتاب جول ، الذي لم يرغب في نشر عمله في البداية. نظرًا لأسبقية Joule وحسابات Emilia Lenz الدقيقة ، فقد تقرر تسمية القانون بعد كليهما. بمرور الوقت ، وضع قانون جول لينز الأساس للديناميكا الحرارية.
تضيق مغناطيسي
بالتوازي مع خصائص التيار الكهربائيجيمس جول يدرس الظواهر المغناطيسية. في عام 1842 ، لاحظ أن الحديد يتغير في الحجم تحت تأثير الموجات المغناطيسية. إذا تم وضع القضبان المعدنية في مجال مغناطيسي ، فسيكون طولها أطول قليلاً.
المجتمع العلمي شكك في وجودهنا أي اكتشاف. كان التغيير في حجم القضبان ضئيلًا لدرجة أن العين البشرية لم تتمكن من التقاطها. لكن الفيزيائي طور تقنية خاصة حصل من خلالها على أدلة بصرية.
في وقت لاحق اتضح أن هذا التأثير يمتلكهمعادن أخرى ، وكانت الظاهرة نفسها تسمى التضيق المغناطيسي. الآن تم العثور على العديد من التطبيقات لاكتشاف جول. على سبيل المثال ، تعمل المعادن المغناطيسية كمواد دليل موجي لقياس مستوى الماء في الخزانات. تُستخدم هذه الظاهرة أيضًا في تصنيع العلامات في أنظمة مكافحة السرقة.
تجارب الغاز
في الأربعينيات من القرن الماضي ، درس جيمس جول بنشاطخصائص الغاز ، أي الظواهر المرتبطة بتمدده وانكماشه. أجرى تجربة على تمدد غاز مخلخ ، أثبت أن طاقته الداخلية لا تعتمد على الحجم. فقط درجة حرارة الغاز مهمة.
في عام 1848 الجول لأول مرة في تاريخ الفيزياءقياس سرعة جزيئات الغاز. أصبحت هذه التجربة عملاً مبكرًا على النظرية الحركية للغازات ، مما أعطى قوة دفع لمزيد من البحث في هذا المجال. واصل الاسكتلندي جيمس ماكسويل عمل جول لاحقًا.
لمساهمة علمية كبيرة تكريما للفيزيائي الإنجليزي ، سميت وحدة قياس العمل وكمية الحرارة والطاقة بالجول.
جول وطومسون
تأثير كبير على أنشطة الجول ولهالاعتراف في العالم العلمي من قبل وليام طومسون. التقى العلماء في عام 1847 عندما قدم جول تقريرًا عن قياسات المكافئ الميكانيكي للحرارة إلى الرابطة البريطانية للعلماء.
قبل أن لا يؤخذ طومسون جول على محمل الجدالدوائر العلمية. من يدري ، ربما لم نكن لنعرف قوانين الفيزياء التي اكتشفها لو لم يشرح ويليام توماس أهميتها لـ "المتعجرفين" من المجتمع البريطاني.
درس الفيزيائيون معًا خصائص الغازات واكتشفوا ذلكمع اختناق ثابت الحرارة ، يتم تبريد الغاز. أي أن درجة حرارة الغاز (أو السائل) تنخفض عندما يمر عبر الصمام الخانق (الصمام المعزول). تسمى هذه الظاهرة بتأثير جول-طومسون. الآن يتم استخدام هذه الظاهرة للحصول على درجات حرارة منخفضة.
عمل العلماء أيضًا على مقياس الديناميكا الحرارية ، الذي سمي على اسم اللورد كلفن ، والذي ينتمي إلى ويليام طومسون.
اعتراف جيمس جول
لا تزال الشهرة والتقدير تفوقا على اللغة الإنجليزيةالفيزياء. في الخمسينيات من القرن التاسع عشر ، أصبح عضوًا في الجمعية الملكية في لندن وحصل على الميدالية الملكية. في عام 1866 حصل على وسام كوبلي ، ثم على وسام ألبرت.
أصبح جول رئيسًا لجمعية العلوم البريطانية عدة مرات. حصل على درجة الدكتوراه في القانون من جامعات دبلن وإدنبرة وأكسفورد.
يوجد تمثال على شرفه في City Hall في مانشستر ونصب تذكاري في Westminster Abbey. على الجانب الآخر من القمر ، توجد فوهة بركان جيمس جول.
استنتاج
العالم الشهير الذي ورد اسمه على القوانينالفيزياء ووحدات القياس ، ربما لم تحقق الاعتراف. وبفضل مثابرته وعمله الجاد ، لم يتوقف أمام العديد من الرفض. في النهاية ، أثبت حقه في مكانه في الشمس ، أو على الأقل في فوهة القمر.
