Provavelmente não existe pessoa que não conheça o nome James Joule. As descobertas desse físico são aplicadas em todo o mundo. Que caminho o cientista percorreu? Que descobertas ele fez?
Vida de um físico notável
James Joule nasceu em 24 de dezembro de 1818. A biografia do futuro físico começa na cidade inglesa de Salford, na família de um bem-sucedido dono de uma cervejaria. O menino foi ensinado em casa, por algum tempo foi ensinado física e química por John Dalton. Graças a ele, o físico inglês se apaixonou pela ciência.
Joule não estava com boa saúde, muitotempo ele ficava em casa, conduzindo experimentos físicos e experimentos. Aos 15 anos, devido à doença do pai, teve que dirigir uma cervejaria com o irmão. Trabalhar na fábrica de seu pai não lhe deu a oportunidade de ir para a universidade, então James Joule se dedicou inteiramente ao laboratório doméstico.
De 1838 a 1847, o físico estuda ativamenteeletricidade e faz seus primeiros avanços científicos. No jornal Annals of Electricity, ele publicou um artigo sobre eletricidade e, em 1841, descobriu uma nova lei da física que agora leva seu nome.
Em 1847 Joule conclui o primeiro eapenas casamento com Amelia Grimes. Logo eles têm Alice Amelia e Benjamin Arthur. Em 1854, sua esposa e filho são mortos. O próprio Joule morre em 1889 na Inglaterra, na cidade de Sale.
Ao longo de sua vida, ele publicou cerca de 97 trabalhos sobrefísica, alguns deles co-escritos com outros cientistas: Lyon, Thomson, etc. Por notáveis realizações científicas e leis abertas da física, ele recebeu várias medalhas e recebeu uma pensão vitalícia do governo do Reino Unido de cerca de 200 libras.
Primeiros trabalhos e experimentos
Assistindo motores a vapor em uma cervejariapai, James Joule decidiu substituí-los por elétricos para maior eficiência. Em 1838, publicou um artigo em uma revista científica em que descreveu a estrutura de um motor eletromagnético por ele inventado. Em 1840, novos motores elétricos surgiram na cervejaria, e o físico continuou a estudar a corrente elétrica e a liberação de calor. Mais tarde, descobriu-se que os motores a vapor eram muito mais eficientes.
Durante seus experimentos, Joule cria termômetros,que são capazes de medir a temperatura com uma precisão de 1/200 graus. Isso permite que ele se aprofunde no estudo do efeito térmico da corrente. Em 1840, por meio de novas observações, o físico descobre o efeito da saturação magnética. No mesmo ano enviou para a Royal Society of Science o trabalho "Sobre a formação de calor por meio de corrente elétrica". O artigo não foi apreciado. Apenas o jornal literário e filosófico de Manchester concordou em publicá-lo.
Lei Joule-Lenz
Artigo não reconhecido pela London Scientific Societymais tarde acabou por ser uma das principais conquistas do cientista. No artigo, James Joule falou sobre a relação entre a amperagem e a quantidade de calor liberada. Ele argumentou que a quantidade de calor que é liberada em um condutor é diretamente proporcional à resistência do condutor, ao quadrado da resistência e ao tempo de passagem da corrente.
Nesta época, uma teoria semelhante foi desenvolvida por EmiliusLenz. O fato de que a condutividade de um condutor de metal depende da temperatura foi descoberto por um físico russo em 1832. Para determinar com precisão a temperatura do condutor, o cientista inventou um recipiente especial no qual o álcool foi derramado. O fio pelo qual a corrente foi passada foi baixado para o vaso. Em seguida, foi rastreado quanto tempo o álcool levaria para esquentar. Joule James Prescott usou um método semelhante, usando apenas água como um líquido.
Os resultados de muitos anos de pesquisa Lenzpublicado apenas em 1843, mas em seus escritos havia comprovação científica mais precisa do que a de Joule, cujo trabalho a princípio nem queria ser publicado. Considerando a primazia de Joule e os cálculos precisos de Emilia Lenz, decidiu-se dar o nome de ambos à lei. Com o tempo, a lei de Joule-Lenz lançou as bases para a termodinâmica.
Magnetostrição
Paralelo às propriedades da corrente elétricaJames Joule estuda fenômenos magnéticos. Em 1842, ele notou que o ferro muda de tamanho sob a influência de ondas magnéticas. Se as hastes de metal forem colocadas em um campo magnético, seu comprimento será um pouco maior.
A comunidade científica duvidou da existênciaaqui qualquer descoberta. A mudança no tamanho das hastes era tão insignificante que o olho humano não conseguia perceber. Mas o físico desenvolveu uma técnica especial com a qual obteve evidências visuais.
Mais tarde, descobriu-se que esse efeito é possuído poroutros metais, e o próprio fenômeno foi denominado magnetostrição. Agora, muitas aplicações foram encontradas para a descoberta de Joule. Por exemplo, metais magnetostritivos servem como guia de ondas para medir o nível de água em tanques. Este fenômeno também é utilizado para a fabricação de etiquetas em sistemas antifurto.
Experimentos de gás
Na década de 40, James Joule estudou ativamentepropriedades de um gás, nomeadamente os fenómenos associados à sua expansão e contração. Ele fez um experimento com a expansão de um gás rarefeito, ao mesmo tempo em que provou que sua energia interna não depende do volume. Apenas a temperatura do gás é importante.
Em 1848, Joule pela primeira vez na história da físicamediu a velocidade das moléculas de gás. Essa experiência se tornou um dos primeiros trabalhos sobre a teoria cinética dos gases, dando impulso a novas pesquisas nesta área. O trabalho de Joule foi posteriormente continuado pelo escocês James Maxwell.
Para uma significativa contribuição científica em homenagem ao físico inglês, a unidade de medição do trabalho, quantidade de calor e energia foi batizada de - Joule.
Joule e Thomson
Grande influência nas atividades de Joule e seusreconhecimento no mundo científico foi prestado por William Thomson. Os cientistas se encontraram em 1847, quando Joule apresentou um relatório sobre as medições do equivalente mecânico do calor à British Association of Scientists.
Antes de Thomson Joule não ser levado a sério emcírculos científicos. Quem sabe não teríamos aprendido as leis da física descobertas por ele, se William Thomas não tivesse explicado sua importância aos "esnobes" da comunidade britânica.
Juntos, os físicos estudaram as propriedades dos gases, descobrindo quecom estrangulamento adiabático, o gás é resfriado. Ou seja, a temperatura do gás (ou líquido) diminui à medida que passa pelo acelerador (válvula isolada). O fenômeno é denominado efeito Joule-Thomson. Agora, esse fenômeno é usado para obter baixas temperaturas.
Os cientistas também trabalharam na escala termodinâmica, em homenagem ao título de Lord Kelvin, que pertenceu a William Thomson.
A confissão de James Joule
Fama e reconhecimento ainda ultrapassaram os inglesesfísica. Na década de 1850, ele se tornou membro da Royal Society of London e recebeu a Medalha Real. Em 1866 ele recebeu a Medalha Copley e depois a Medalha Albert.
Joule tornou-se presidente da British Science Association várias vezes. Ele recebeu o título de doutor em direito pelas universidades de Dublin, Edimburgo e Oxford.
Há uma estátua em sua homenagem na Prefeitura de Manchester e um memorial na Abadia de Westminster. Há uma cratera James Joule do outro lado da lua.
Conclusão
O famoso cientista cujo nome é dado às leisfísica e unidades de medida, pode não ter alcançado o reconhecimento. Graças à sua perseverança e trabalho árduo, ele não parou diante de inúmeras recusas. No final, ele provou seu direito ao seu lugar ao sol, ou pelo menos na cratera lunar.
