Tikriausiai nėra nė vieno žmogaus, kuris nežinotų vardo James Joule. Šio fiziko atradimai taikomi visame pasaulyje. Kokiu keliu pasuko mokslininkas? Kokius atradimus jis padarė?
Išskirtinio fiziko gyvenimas
Jamesas Joule'as gimė 1818 m. Gruodžio 24 d. Būsimo fiziko biografija prasideda Anglijos mieste Salforde, sėkmingo alaus daryklos savininko šeimoje. Berniuką mokė namuose, kurį laiką fizikos ir chemijos mokė Johnas Daltonas. Jo dėka anglų fizikas įsimylėjo mokslą.
Joule sveikata nebuvo geralaiką jis sėdėjo namuose, vykdydamas fizinius eksperimentus. Būdamas 15 metų dėl tėvo ligos jis turėjo su broliu vadovauti alaus daryklai. Darbas tėvo fabrike nesuteikė galimybės įstoti į universitetą, todėl Jamesas Joule'as visiškai atsidavė savo namų laboratorijai.
Nuo 1838 iki 1847 metų fizikas aktyviai mokosielektros energijos ir daro pirmuosius mokslo laimėjimus. Žurnale „Annals of Electricity“ jis paskelbė straipsnį apie elektrą ir 1841 m. Atrado naują fizinį įstatymą, kuris dabar turi jo vardą.
1847 metais Džoulis užbaigia pirmąjį irtik santuoka su Amelija Grimes. Netrukus jie turi Alice Amelia ir Benjamin Arthur. 1854 m. Jo žmona ir sūnus nužudomi. Pats Džoulis mirė 1889 metais Anglijoje, Salės mieste.
Per visą savo gyvenimą jis paskelbė apie 97 kūriniusfizika, kai kurie jų parašyti kartu su kitais mokslininkais: Lionas, Thomsonas ir kt. Už išskirtinius mokslo pasiekimus ir atvirus fizikos įstatymus jis buvo apdovanotas keliais medaliais ir gavo JK vyriausybės iki 200 svarų sterlingų iki gyvos galvos pensiją.
Pirmieji darbai ir eksperimentai
Stebėti garo variklius alaus daryklojetėvas, Jamesas Joule'as, siekdamas efektyvumo, nusprendė juos pakeisti elektriniais. 1838 m. Moksliniame žurnale jis paskelbė straipsnį, kuriame aprašė savo išrado elektromagnetinio variklio struktūrą. 1840 m. Alaus darykloje pasirodė nauji elektriniai varikliai, o fizikas toliau tyrinėjo elektros srovę ir šilumos išsiskyrimą. Vėliau paaiškėjo, kad garo varikliai buvo daug efektyvesni.
Eksperimentų metu Joule kuria termometrus,kurie sugeba matuoti temperatūrą 1/200 laipsnių tikslumu. Tai leidžia jam gilintis į srovės šiluminio poveikio tyrimus. 1840 m., Atlikdamas tolesnius stebėjimus, fizikas atranda magnetinio sodrumo poveikį. Tais pačiais metais jis išsiuntė Karališkajai mokslo draugijai darbą „Dėl šilumos susidarymo elektros srove“. Straipsnis nebuvo įvertintas. Tik Mančesterio literatūrinis ir filosofinis žurnalas sutiko jį leisti.
Joule-Lenzo įstatymas
Straipsnis neatpažintas Londono mokslo draugijosvėliau pasirodė esąs vienas pagrindinių mokslininko laimėjimų. Straipsnyje Jamesas Joule'as kalbėjo apie santykį tarp srovės stiprumo ir išsiskiriančios šilumos kiekio. Jis teigė, kad laidininke išsiskiriantis šilumos kiekis yra tiesiogiai proporcingas laidininko pasipriešinimui, srovės stiprumo ir praeinamumo kvadratui.
Tuo metu panašią teoriją sukūrė EmilijusLenzas. Tai, kad metalo laidininko laidumas priklauso nuo temperatūros, Rusijos fizikas aptiko dar 1832 m. Norėdami tiksliai nustatyti temperatūrą laidininke, mokslininkas išrado specialų indą, į kurį pilamas alkoholis. Viela, per kurią buvo perduota srovė, buvo nuleista į indą. Toliau buvo sekama, per kiek laiko alkoholis kaista. Joule Jamesas Prescottas naudojo panašų metodą, tik kaip skystį naudodamas vandenį.
Daugelio metų tyrimų rezultatai Lenzasišleistas tik 1843 m., tačiau jo raštuose buvo tikslesnis mokslinis pagrindimas nei Joule'o, kurio kūryba iš pradžių net nenorėjo būti paskelbta. Atsižvelgiant į Joule pirmumą ir tikslius Emilijos Lenzo skaičiavimus, nutarta įstatymą pavadinti abiejų vardu. Laikui bėgant Joule-Lenzo įstatymas padėjo pamatus termodinamikai.
Magnetostrikcija
Lygiagrečiai elektros srovės savybėmsJamesas Joule'as tiria magnetinius reiškinius. 1842 m. Jis pastebi, kad geležies dydis keičiasi veikiant magnetinėms bangoms. Jei metaliniai strypai bus dedami į magnetinį lauką, jų ilgis bus šiek tiek ilgesnis.
Mokslo bendruomenė abejojo egzistavimučia bet koks atradimas. Strypų dydžio pokytis buvo toks nereikšmingas, kad žmogaus akis jo nepagavo. Tačiau fizikas sukūrė specialią techniką, kurios pagalba jis gavo vaizdinių įrodymų.
Vėliau paaiškėjo, kad šį efektą taip pat turikiti metalai, o pats reiškinys buvo vadinamas magnetostrikcija. Šiais laikais „Joule“ atradimui buvo rasta daugybė programų. Pavyzdžiui, magnetostrikciniai metalai yra bangolaidžio medžiaga vandens lygiui matuoti cisternose. Šis reiškinys taip pat naudojamas gaminant žymes apsaugos nuo vagystės sistemose.
Dujų eksperimentai
40-aisiais Jamesas Joule'as aktyviai mokosidujų savybes, būtent reiškinius, susijusius su dujų išsiplėtimu ir susitraukimu. Jis atliko retintų dujų išsiplėtimo eksperimentą, įrodydamas, kad jo vidinė energija nepriklauso nuo tūrio. Svarbi tik dujų temperatūra.
1848 m. Džoulis pirmą kartą fizikos istorijojematavo dujų molekulių greitį. Ši patirtis tapo ankstyvu dujų kinetinės teorijos darbu, suteikiančiu impulsą tolesniems šios srities tyrimams. Joule darbą vėliau tęsė škotas Jamesas Maxwellas.
Už reikšmingą mokslinį indėlį anglų fiziko garbei buvo įvardytas Joule matavimo vienetas, matuojantis darbą, šilumos ir energijos kiekį.
Džoulis ir Tomsonas
Didžiulė įtaka Džaulio ir jo veiklaipripažinimą mokslo pasaulyje suteikė Williamas Thomsonas. Mokslininkai susitiko 1847 m., Kai Džoulis pateikė Britanijos mokslininkų asociacijai ataskaitą apie šilumos mechaninio ekvivalento matavimus.
Kol Thomsonas Joule nebuvo rimtai vertinamasmokslo būreliai. Kas žino, galbūt nebūtume išmokę jo atrastų fizikos dėsnių, jei Williamas Thomas nebūtų paaiškinęs jų svarbos britų bendruomenės „snobams“.
Kartu fizikai tyrė dujų savybes, tai atradonaudojant adiabatinį droselį, dujos aušinamos. Tai yra, dujų (arba skysčio) temperatūra mažėja einant pro droselį (izoliuotą vožtuvą). Šis reiškinys vadinamas Joule-Thomsono efektu. Dabar šis reiškinys naudojamas žemai temperatūrai gauti.
Mokslininkai taip pat dirbo pagal termodinaminę skalę, pavadintą lordo Kelvino vardu, kuris priklausė Williamui Thomsonui.
Jameso Joule prisipažinimas
Šlovė ir pripažinimas vis dar aplenkė anglų kalbąfizika. XIX amžiaus 50-aisiais jis tapo Londono karališkosios draugijos nariu ir buvo apdovanotas karališkuoju medaliu. 1866 m. Jis gavo Copley medalį, o paskui Alberto medalį.
Joule kelis kartus tapo Britanijos mokslo asociacijos prezidentu. Jam buvo suteikti teisės daktaro laipsniai Dublino koledže, Edinburgo ir Oksfordo universitetuose.
Mančesterio miesto rotušėje jo garbei yra statula ir Vestminsterio abatijos memorialas. Tolimoje mėnulio pusėje yra Džeimso Džaulio krateris.
Išvada
Garsus mokslininkas, kurio vardas duotas įstatymamsfizika ir matavimo vienetai, galbūt nebuvo pasiekę pripažinimo. Dėl jo atkaklumo ir sunkaus darbo jis nesustojo prieš daugybę atsisakymų. Galų gale jis įrodė savo teisę į savo vietą saulėje ar bent jau ant mėnulio kraterio.
