Verjetno ni osebe, ki ne pozna imena James Joel. Odkritja tega fizika se uporabljajo po vsem svetu. Kakšno pot je ubral znanstvenik? Kakšna odkritja je naredil?
Življenje izjemnega fizika
James Joule se je rodil 24. decembra 1818. Biografija bodočega fizika se začne v angleškem mestu Salford, v družini uspešnega lastnika pivovarne. Dečkovo izobraževanje je potekalo doma, nekaj časa ga je fiziko in kemijo poučeval John D alton. Zahvaljujoč njemu se je angleški fizik zaljubil v znanost.
Joule ni imel dobrega zdravja, veliko časa je preživel doma, izvajal fizične poskuse in eksperimente. Že pri 15 letih je moral zaradi očetove bolezni z bratom voditi pivovarno. Delo v očetovi tovarni mu ni dalo možnosti, da bi šel na univerzo, zato se je James Joule v celoti posvetil domačemu laboratoriju.
Od leta 1838 do 1847 je fizik aktivno preučeval elektriko in dosegel svoj prvi znanstveni napredek. V Annals of Electricity je objavil članek o elektriki in leta 1841 odkril nov fizični zakon, ki zdaj nosi njegovo ime.
Leta 1847 je Joule sklenil svoj prvi in edini zakon z Amelio Grimes. Kmalu imajoRodila sta se Alice Amelia in Benjamin Arthur. Leta 1854 sta umrla njegova žena in sin. Sam Joule umre leta 1889 v Angliji, v mestu Sale.
V svojem življenju je objavil okoli 97 prispevkov iz fizike, nekaj jih je napisal skupaj z drugimi znanstveniki: Lyonom, Thomsonom itd. Za izjemne znanstvene dosežke in odkrite zakone fizike je prejel več medalj in prejel doživljenjska pokojnina vlade Združenega kraljestva v višini približno 200 funtov.
Prva dela in poskusi
Med opazovanjem parnih strojev v očetovi pivovarni se je James Joule odločil, da jih bo zaradi učinkovitosti zamenjal z električnimi. Leta 1838 je v znanstveni reviji objavil članek, v katerem opisuje napravo elektromagnetnega motorja, ki ga je izumil. Leta 1840 so se v pivovarni pojavili novi elektromotorji, fizik pa je še naprej preučeval električni tok in sproščanje toplote. Kasneje se je izkazalo, da so bili parni stroji veliko bolj učinkoviti.
Med poskusi Joule ustvari termometre, ki lahko merijo temperaturo z natančnostjo 1/200 stopinj. To mu omogoča, da se poglobi v študij toplotnega učinka toka. Leta 1840 je fizik zaradi nadaljnjih opazovanj odkril učinek magnetne nasičenosti. Istega leta je Kraljevemu znanstvenemu društvu poslal delo "O tvorbi toplote s pomočjo električnega toka." Članek ni bil ocenjen. Samo Manchester Literary and Philosophical Journal se je strinjal z objavo.
Joule-Lenzov zakon
Nepriznan s strani Londonskega znanstvenega društva, se je članek pozneje izkazal za enega glavnihdosežki znanstvenika. James Joule je v članku govoril o razmerju med trenutno močjo in količino sproščene toplote. Trdil je, da je količina toplote, ki se sprosti v prevodniku, neposredno sorazmerna z uporom prevodnika, kvadratom sile in časom prehoda toka.
Takrat je podobno teorijo razvil Emilius Lenz. Dejstvo, da je prevodnost kovinskega prevodnika odvisna od temperature, je leta 1832 odkril ruski fizik. Za natančno določitev temperature v prevodniku je znanstvenik izumil posebno posodo, v katero so vlili alkohol. Žico, skozi katero je šel tok, so spustili v posodo. Nato se je spremljalo, kako dolgo se bo alkohol segreval. Joule James Prescott je uporabil podobno metodo, vendar je kot tekočino uporabil vodo.
Rezultate dolgoletnega raziskovanja je Lenz objavil šele leta 1843, vendar je bilo v njegovih spisih natančnejše znanstvene utemeljitve od Joulovega, čigar dela sprva niso želeli niti natisniti. Glede na primat Joula in natančne izračune Emila Lenza je bilo odločeno, da se zakon poimenuje po obeh. Sčasoma je Joule-Lenzov zakon postavil temelje za termodinamiko.
magnetostrikcija
Vzporedno z lastnostmi električnega toka James Joule proučuje magnetne pojave. Leta 1842 opazi, da se železo pod vplivom magnetnih valov spreminja v velikosti. Če kovinske palice postavimo v magnetno polje, se njihova dolžina nekoliko poveča.
Znanstvena skupnost je dvomila o obstoju kakršnega koli odkritja tukaj. Sprememba velikosti palic je bilatako nepomemben, da ga človeško oko ni moglo ujeti. Toda fizik je razvil posebno tehniko, s katero je pridobil vizualne dokaze.
Pozneje se je izkazalo, da imajo ta učinek tudi druge kovine, sam pojav pa so poimenovali magnetostrikcija. Zdaj je bilo najdenih veliko aplikacij za odkritje Joula. Na primer, magnetostriktivne kovine služijo kot material valovoda za merjenje nivoja vode v rezervoarjih. Ta pojav se uporablja tudi za izdelavo oznak v sistemih proti kraji.
Poskusi s plinom
V 40-ih letih je James Joule aktivno preučeval lastnosti plina, in sicer pojave, povezane z njegovim širjenjem in krčenjem. Izvedel je poskus s širjenjem redčenega plina, pri čemer je dokazal, da njegova notranja energija ni odvisna od prostornine. Pomembna je samo temperatura plina.
Leta 1848 je Joule prvič v zgodovini fizike izmeril hitrost molekul plina. Ta izkušnja je bila zgodnje delo na kinetični teoriji plinov, ki je dala zagon nadaljnjim raziskavam na tem področju. Jouleovo delo je kasneje nadaljeval Škot James Maxwell.
Za pomemben znanstveni prispevek v čast angleškemu fiziku je bila poimenovana enota za merjenje dela, količine toplote in energije Joule.
Joule in Thomson
William Thomson je imel velik vpliv na Joulove dejavnosti in njegovo priznanje v znanstvenem svetu. Znanstveniki so se srečali leta 1847, ko je Joule Britanskemu združenju znanstvenikov predstavil poročilo o meritvah mehanskega ekvivalenta toplote.
Pred Thomsona Joula v znanstvenih krogih niso jemali resno. Kdo ve, morda ne bi poznali zakonov fizike, ki jih je odkril, če William Thomas ne bi razložil njihovega pomena "snobom" britanske skupnosti.
Fiziki so skupaj preučevali lastnosti plinov in odkrili, da se plin med adiabatnim dušenjem hladi. To pomeni, da se temperatura plina (ali tekočine) med prehodom skozi odprtino (izolirani ventil) zmanjša. Pojav se imenuje Joule-Thomsonov učinek. Zdaj se ta pojav uporablja za doseganje nizkih temperatur.
Znanstveniki so delali tudi na termodinamični lestvici, poimenovani po naslovu Lord Kelvin, ki je pripadal Williamu Thomsonu.
izpoved Jamesa Joula
Slava in priznanje sta še vedno prehitela angleškega fizika. V petdesetih letih prejšnjega stoletja je postal član londonske kraljeve družbe in prejel kraljevo medaljo. Leta 1866 je prejel medaljo Copley in kasneje Albertovo medaljo.
Joule je večkrat postal predsednik Britanskega znanstvenega združenja. Dobil je diplomo doktorja prava na univerzah Dublin College, Edinburgh in Oxford.
V mestni hiši v Manchestru je kip v njegovo čast in spomenik v Westminstrski opatiji. Na drugi strani Lune je krater James Joule.
Sklep
Slavni znanstvenik, katerega ime nosijo zakoni fizike in merske enote, ni mogel doseči priznanja. Zahvaljujoč njegovivztrajnosti in dela se ni ustavil pred številnimi neuspehi. Na koncu je dokazal pravico do svojega mesta pod soncem ali vsaj na luninem kraterju.
