คงไม่มีใครไม่รู้จักชื่อเจมส์ จูล การค้นพบของนักฟิสิกส์คนนี้ถูกนำไปใช้ทั่วโลก นักวิทยาศาสตร์ใช้เส้นทางใด เขาค้นพบอะไร?
ชีวิตของนักฟิสิกส์ดีเด่น
เจมส์ จูล เกิดเมื่อวันที่ 24 ธันวาคม พ.ศ. 2361ชีวประวัติของนักฟิสิกส์ในอนาคตเริ่มต้นขึ้นในเมือง Salford ของอังกฤษ ในครอบครัวของเจ้าของโรงเบียร์ที่ประสบความสำเร็จ เด็กชายได้รับการสอนที่บ้าน จอห์น ดาลตันสอนฟิสิกส์และเคมีในบางครั้ง ต้องขอบคุณเขาที่ทำให้นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษตกหลุมรักวิทยาศาสตร์
จูลไม่ค่อยสบายเท่าไหร่เวลาที่เขานั่งที่บ้านทำการทดลองและการทดลองทางกายภาพ เมื่ออายุได้ 15 ปี เนื่องจากพ่อของเขาป่วย เขาจึงต้องเปิดโรงเบียร์ร่วมกับพี่ชายของเขา การทำงานที่โรงงานของพ่อไม่ได้เปิดโอกาสให้เขาเรียนมหาวิทยาลัย ดังนั้น James Joule จึงอุทิศตัวเองทั้งหมดให้กับห้องปฏิบัติการที่บ้านของเขา
จากปี พ.ศ. 2381 ถึง พ.ศ. 2390 นักฟิสิกส์ศึกษาอย่างจริงจังไฟฟ้าและทำให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรก ในวารสาร Annals of Electricity เขาตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับไฟฟ้า และในปี ค.ศ. 1841 เขาได้ค้นพบกฎทางกายภาพฉบับใหม่ซึ่งปัจจุบันเป็นชื่อของเขา
ในปี พ.ศ. 2390 Joule ได้สรุปข้อแรกและแต่งงานกับ Amelia Grimes เท่านั้น ในไม่ช้า Alice Amelia และ Benjamin Arthur ก็เกิดมาเพื่อพวกเขา ในปี ค.ศ. 1854 ภรรยาและลูกชายของเขาถูกสังหาร จูลเองเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2432 ในอังกฤษในเมืองเซล
ตลอดชีวิตของเขา เขาได้ตีพิมพ์ผลงานประมาณ 97 เรื่องบนฟิสิกส์ ซึ่งบางคนเขียนร่วมกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ เช่น ลียง ทอมสัน ฯลฯ สำหรับความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นและกฎฟิสิกส์แบบเปิด เขาได้รับเหรียญรางวัลหลายเหรียญและได้รับเงินบำนาญตลอดชีวิตจากรัฐบาลสหราชอาณาจักรประมาณ 200 ปอนด์
ผลงานชิ้นแรกและการทดลอง
ดูรถจักรไอน้ำในโรงเบียร์พ่อของ James Joule ตัดสินใจแทนที่พวกเขาด้วยไฟฟ้าเพื่อประสิทธิภาพ ในปี ค.ศ. 1838 เขาได้ตีพิมพ์บทความในวารสารทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเขาได้อธิบายโครงสร้างของมอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าที่เขาประดิษฐ์ขึ้น ในปี ค.ศ. 1840 มอเตอร์ไฟฟ้าตัวใหม่ปรากฏขึ้นที่โรงเบียร์ และนักฟิสิกส์ยังคงศึกษากระแสไฟฟ้าและการปล่อยความร้อนต่อไป ต่อมาปรากฎว่าเครื่องยนต์ไอน้ำมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก
จากการทดลองของเขา Joule ได้สร้างเทอร์โมมิเตอร์ขึ้นซึ่งสามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำถึง 1/200 องศา ซึ่งช่วยให้เขาเจาะลึกลงไปในการศึกษาผลกระทบทางความร้อนของกระแสน้ำได้ ในปี ค.ศ. 1840 นักฟิสิกส์ค้นพบผลของความอิ่มตัวของแม่เหล็ก ในปีเดียวกันนั้นเขาได้ส่งงาน "เกี่ยวกับการก่อตัวของความร้อนด้วยกระแสไฟฟ้า" ไปที่ราชสมาคมวิทยาศาสตร์ บทความไม่ได้รับการชื่นชม มีเพียงวารสารวรรณกรรมและปรัชญาของแมนเชสเตอร์เท่านั้นที่ยินยอมให้ตีพิมพ์
กฎหมายจูล-เลนซ์
บทความที่สมาคมวิทยาศาสตร์ลอนดอนไม่รู้จักต่อมากลายเป็นหนึ่งในความสำเร็จหลักของนักวิทยาศาสตร์ ในบทความ James Joule ได้พูดถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าแอมแปร์และปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา เขาแย้งว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในตัวนำนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความต้านทานของตัวนำ กำลังสองของกำลังและเวลาที่ไหลผ่านของกระแส
ในเวลานี้ ทฤษฎีที่คล้ายคลึงกันนี้ได้รับการพัฒนาโดย Emiliusเลนซ์ นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียค้นพบข้อเท็จจริงที่ว่าการนำไฟฟ้าของตัวนำโลหะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในปี พ.ศ. 2375 นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นภาชนะพิเศษที่เทแอลกอฮอล์เพื่อกำหนดอุณหภูมิในตัวนำอย่างแม่นยำ ลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านนั้นถูกหย่อนลงไปในภาชนะ ถัดไป มีการติดตามว่าแอลกอฮอล์จะใช้เวลานานเท่าใดในการทำให้ร้อนขึ้น Joule James Prescott ใช้วิธีการที่คล้ายกัน โดยใช้น้ำเป็นของเหลวเท่านั้น
ผลการวิจัยหลายปี Lenzตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1843 เท่านั้น แต่ในงานเขียนของเขามีการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ที่แม่นยำกว่างานของ Joule ซึ่งงานเขียนในตอนแรกไม่ต้องการแม้แต่จะตีพิมพ์ด้วยซ้ำ เมื่อพิจารณาจากความเป็นอันดับหนึ่งของ Joule และการคำนวณที่แม่นยำของ Emilia Lenz จึงตัดสินใจตั้งชื่อกฎหมายเพื่อเป็นเกียรติแก่ทั้งคู่ เมื่อเวลาผ่านไป กฎหมาย Joule-Lenz ได้วางรากฐานสำหรับอุณหพลศาสตร์
Magnetostriction
ขนานกับคุณสมบัติของกระแสไฟฟ้าJames Joule ศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็ก ในปี ค.ศ. 1842 เขาสังเกตเห็นว่าเหล็กมีการเปลี่ยนแปลงขนาดภายใต้อิทธิพลของคลื่นแม่เหล็ก หากวางแท่งโลหะในสนามแม่เหล็ก ความยาวของแท่งเหล็กจะยาวขึ้นเล็กน้อย
ชุมชนวิทยาศาสตร์สงสัยการมีอยู่ที่นี่การค้นพบใด ๆ การเปลี่ยนแปลงขนาดของแท่งไม้นั้นเล็กน้อยมากจนสายตามนุษย์จับไม่ได้ แต่นักฟิสิกส์ได้พัฒนาเทคนิคพิเศษด้วยความช่วยเหลือซึ่งเขาได้รับหลักฐานทางสายตา
ต่อมาปรากฎว่าเอฟเฟกต์นี้ถูกครอบงำโดยโลหะอื่น ๆ และปรากฏการณ์นี้เรียกว่าสนามแม่เหล็ก ปัจจุบันมีการค้นพบแอปพลิเคชั่นมากมายสำหรับการค้นพบจูล ตัวอย่างเช่น โลหะที่มีสนามแม่เหล็กเป็นวัสดุท่อนำคลื่นสำหรับวัดระดับน้ำในถัง ปรากฏการณ์นี้ยังใช้สำหรับการผลิตแท็กในระบบป้องกันการโจรกรรม
การทดลองแก๊ส
ในยุค 40 James Joule กำลังศึกษาอย่างแข็งขันคุณสมบัติของก๊าซ ได้แก่ ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวและการหดตัว เขาทำการทดลองกับการขยายตัวของก๊าซที่ผ่านการกลั่นแล้ว ซึ่งพิสูจน์ว่าพลังงานภายในของมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาตร เฉพาะอุณหภูมิของแก๊สเท่านั้นที่มีความสำคัญ
ในปี พ.ศ. 2391 จูล ครั้งแรกในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์วัดความเร็วของโมเลกุลของแก๊ส ประสบการณ์นี้กลายเป็นงานช่วงแรกๆ เกี่ยวกับทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ ทำให้เกิดแรงผลักดันให้เกิดการวิจัยเพิ่มเติมในด้านนี้ ภายหลังงานของ Joule ต่อโดย James Maxwell ชาวสกอต
สำหรับการสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้ตั้งชื่อหน่วยวัดปริมาณความร้อนและพลังงาน Joule ขึ้น
จูลและทอมสัน
อิทธิพลอย่างมากต่อกิจกรรมของ Joule และของเขาการยอมรับในโลกวิทยาศาสตร์นั้นแสดงโดย William Thomson นักวิทยาศาสตร์พบกันในปี พ.ศ. 2390 เมื่อจูลนำเสนอรายงานการวัดความร้อนที่เทียบเท่าทางกลต่อสมาคมนักวิทยาศาสตร์แห่งอังกฤษ
ก่อนที่ Thomson Joule จะไม่ได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังในวงการวิทยาศาสตร์ ใครจะไปรู้ บางทีเราอาจไม่ได้เรียนรู้กฎแห่งฟิสิกส์ที่เขาค้นพบถ้าวิลเลียม โธมัสไม่ได้อธิบายความสำคัญของพวกเขาต่อ "คนเย่อหยิ่ง" ของชุมชนชาวอังกฤษ
นักฟิสิกส์ร่วมกันศึกษาคุณสมบัติของก๊าซพบว่าด้วยการควบคุมปริมาณอะเดียแบติก ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลง นั่นคือ อุณหภูมิของก๊าซ (หรือของเหลว) จะลดลงเมื่อผ่านเค้น (วาล์วหุ้มฉนวน) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Joule-Thomson ตอนนี้ปรากฏการณ์นี้ใช้เพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำ
นักวิทยาศาสตร์ยังทำงานในระดับอุณหพลศาสตร์ ซึ่งตั้งชื่อตามชื่อของลอร์ดเคลวิน ซึ่งเป็นของวิลเลียม ทอมสัน
คำสารภาพของเจมส์ จูล
ชื่อเสียงและการยอมรับยังแซงหน้า Englishฟิสิกส์. ในยุค 50 ของศตวรรษที่ XIX เขาได้เป็นสมาชิกของ Royal Society of London และได้รับรางวัล Royal Medal ในปี พ.ศ. 2409 เขาได้รับเหรียญคอปลีย์ ตามด้วยเหรียญอัลเบิร์ต
Joule ดำรงตำแหน่งประธาน British Science Association หลายครั้ง เขาได้รับปริญญาเอกด้านกฎหมายจากวิทยาลัยดับลิน เอดินบะระ และมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด
มีรูปปั้นเพื่อเป็นเกียรติแก่เขาที่ศาลากลางเมืองแมนเชสเตอร์และอนุสาวรีย์ที่เวสต์มินสเตอร์แอบบีย์ ด้านไกลของดวงจันทร์มีปล่องเจมส์จูล
ข้อสรุป
นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังที่มีชื่ออยู่ในกฎหมายฟิสิกส์และหน่วยวัดอาจไม่ได้รับการยอมรับ ต้องขอบคุณความอุตสาหะและการทำงานหนักของเขา เขาไม่หยุดก่อนที่จะปฏิเสธมากมาย ในท้ายที่สุด เขาได้พิสูจน์สิทธิ์ของตนในการอยู่กลางแดด หรืออย่างน้อยก็บนปล่องภูเขาไฟ
