Sandsynligvis er der ingen person, der ikke kender navnet James Joel. Denne fysikers opdagelser bruges over hele verden. Hvilken vej tog videnskabsmanden? Hvilke opdagelser gjorde han?
En fremragende fysikers liv
James Joule blev født den 24. december 1818. Biografien om den fremtidige fysiker begynder i den engelske by Salford, i familien til en succesfuld bryggeriejer. Drengens uddannelse fandt sted derhjemme, i nogen tid blev han undervist i fysik og kemi af John D alton. Takket være ham blev den engelske fysiker forelsket i videnskaben.
Joule havde ikke godt helbred, han tilbragte meget tid derhjemme og udførte fysiske eksperimenter og eksperimenter. Allerede som 15-årig måtte han på grund af sin fars sygdom bestyre bryggeriet sammen med sin bror. At arbejde på sin fars fabrik gav ham ikke mulighed for at gå på universitetet, så James Joule helligede sig udelukkende sit hjemmelaboratorium.
Fra 1838 til 1847 studerede fysikeren aktivt elektricitet og gjorde sine første videnskabelige fremskridt. I Annals of Electricity publicerede han en artikel om elektricitet og opdagede i 1841 en ny fysisk lov, som nu bærer hans navn.
I 1847 indgik Joule sit første og eneste ægteskab med Amelia Grimes. Det har de snartAlice Amelia og Benjamin Arthur er født. I 1854 døde hans kone og søn. Joule selv dør i 1889 i England, i byen Sale.
Gennem hele sit liv udgav han omkring 97 artikler i fysik, nogle af dem skrevet sammen med andre videnskabsmænd: Lyon, Thomson osv. For fremragende videnskabelige resultater og opdagede fysiklove blev han tildelt adskillige medaljer og modtog en livstidspension fra den britiske regering på omkring 200 pund.
Første værker og eksperimenter
Mens han observerede dampmaskinerne i sin fars bryggeri, besluttede James Joule at erstatte dem med elektriske for effektiviteten. I 1838 publicerede han en artikel i et videnskabeligt tidsskrift, hvori han beskriver enheden af en elektromagnetisk motor, han opfandt. I 1840 dukkede nye elektriske motorer op på bryggeriet, og fysikeren fortsatte med at studere elektrisk strøm og varmeafgivelse. Senere viste det sig, at dampmaskiner var meget mere effektive.
Under eksperimenterne skaber Joule termometre, der kan måle temperatur med en nøjagtighed på 1/200 grader. Dette giver ham mulighed for at dykke dybere ned i studiet af strømmens termiske effekt. I 1840, takket være yderligere observationer, opdager fysikeren effekten af magnetisk mætning. Samme år sendte han til Royal Scientific Society værket "Om dannelsen af varme ved hjælp af elektrisk strøm." Artiklen blev ikke bedømt. Kun Manchester Literary and Philosophical Journal gik med til at udgive den.
Joule-Lenz Law
Ugenkendt af London Scientific Society viste artiklen sig senere at være en af de vigtigstevidenskabsmands resultater. I artiklen t alte James Joule om forholdet mellem strømstyrke og mængden af frigivet varme. Han hævdede, at mængden af varme, der frigives i lederen, er direkte proportional med lederens modstand, kvadratet af kraften og tiden for strømmens passage.
På det tidspunkt blev en lignende teori udviklet af Emilius Lenz. Det faktum, at en metalleders ledningsevne afhænger af temperaturen, blev opdaget af en russisk fysiker tilbage i 1832. For nøjagtigt at bestemme temperaturen i lederen opfandt videnskabsmanden en speciel beholder, hvori alkohol blev hældt. Tråden, hvorigennem strømmen blev ført, blev sænket ned i karret. Dernæst blev det sporet, hvor længe alkoholen ville varme op. Joule James Prescott brugte en lignende metode, men brugte vand som væske.
Resultaterne af mange års forskning, som Lenz først udgav i 1843, men i hans skrifter var der mere nøjagtige videnskabelige begrundelser end Joules, hvis værker til at begynde med ikke engang ønskede at blive trykt. I betragtning af Joules forrang og de nøjagtige beregninger af Emil Lenz, blev det besluttet at opkalde loven efter begge. Med tiden lagde Joule-Lenz-loven grundlaget for termodynamik.
Magnetostriction
Samtidig med egenskaberne ved elektrisk strøm studerer James Joule magnetiske fænomener. I 1842 bemærker han, at jern ændrer sig i størrelse under påvirkning af magnetiske bølger. Hvis metalstænger placeres i et magnetfelt, bliver deres længde lidt længere.
Det videnskabelige samfund tvivlede på, at der fandtes nogen opdagelse her. Ændringen i stængernes størrelse varså ubetydelig, at det menneskelige øje ikke kunne fange det. Men fysikeren udviklede en særlig teknik, hvormed han opnåede visuelle beviser.
Senere viste det sig, at andre metaller også har denne effekt, og selve fænomenet blev kaldt magnetostriktion. Nu er der fundet mange applikationer til opdagelsen af Joule. For eksempel tjener magnetostriktive metaller som materialet i en bølgeleder til måling af vandstanden i tanke. Dette fænomen bruges også til at lave tags i tyverisikringssystemer.
Gaseksperimenter
I 40'erne studerede James Joule aktivt gassens egenskaber, nemlig fænomenerne forbundet med dens udvidelse og sammentrækning. Han udførte et eksperiment med udvidelsen af en fordærvet gas, mens han beviste, at dens indre energi ikke afhænger af volumen. Kun temperaturen på gassen har betydning.
I 1848 målte Joule hastigheden af gasmolekyler for første gang i fysikkens historie. Denne oplevelse var et tidligt arbejde med den kinetiske teori om gasser, hvilket gav impuls til yderligere forskning på dette område. Joules arbejde blev senere videreført af skotten James Maxwell.
For et betydeligt videnskabeligt bidrag til ære for den engelske fysiker blev enheden for måling af arbejde, mængden af varme og energi, Joule, navngivet.
Joule og Thomson
William Thomson havde en enorm indflydelse på Joules aktiviteter og hans anerkendelse i den videnskabelige verden. Forskerne mødtes i 1847, da Joule præsenterede en rapport om målinger af den mekaniske ækvivalent af varme til British Association of Scientists.
Før Thomson Joule ikke blev taget seriøst i videnskabelige kredse. Hvem ved, måske ville vi ikke have kendt de fysiske love, han opdagede, hvis William Thomas ikke havde forklaret deres betydning for "snobberne" i det britiske samfund.
Sammen studerede fysikere gassers egenskaber og opdagede, at gas afkøles under adiabatisk drosling. Det vil sige, at temperaturen af gassen (eller væsken) falder under passage gennem åbningen (isoleret ventil). Fænomenet kaldes Joule-Thomson-effekten. Nu bruges dette fænomen til at opnå lave temperaturer.
Forskere arbejdede også på den termodynamiske skala, opkaldt efter titlen Lord Kelvin, som tilhørte William Thomson.
James Joule tilståelse
Berømmelse og anerkendelse overhalede stadig den engelske fysiker. I 1950'erne blev han medlem af Royal Society of London og blev tildelt Royal Medal. I 1866 modtog han Copley-medaljen og senere Albert-medaljen.
Joule blev flere gange præsident for British Scientific Association. Han blev tildelt doktorgrad i jura fra Dublin College, Edinburgh og Oxford Universiteter.
Der er en statue til hans ære på rådhuset i Manchester og et mindesmærke i Westminster Abbey. Der er et James Joule-krater på den anden side af Månen.
Konklusion
Den berømte videnskabsmand, hvis navn er givet til fysikkens love og måleenheder, kunne ikke opnå anerkendelse. Takket være hansudholdenhed og arbejde, stoppede han ikke før talrige fiaskoer. Til sidst beviste han, at han havde ret til sin plads under solen, eller i det mindste på et månekrater.
