Joel, James

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. június 24-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .
James Prescott Joule
James Prescott Joule
Születési dátum 1818. december 24.( 1818-12-24 ) [1] [2] [3] […]
Születési hely
Halál dátuma 1889. október 11.( 1889-10-11 ) [1] [2] [3] […] (70 évesen)
A halál helye Eladó (Greater Manchester) , Cheshire , Anglia , Egyesült Királyság
Ország
Tudományos szféra fizika
alma Mater
Díjak és díjak Királyi érem (1852),
Copley-érem (1866),
Albert-érem (Királyi Művészeti Társaság) (1880)
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

James Prescott Joule ( angol.  James Prescott Joule ; 1818. december 24., Salford , Lancashire , Anglia , Egyesült Királyság  - 1889. október 11. , Sale , Cheshire , Anglia , Egyesült Királyság ) angol fizikus , aki jelentős mértékben hozzájárult a termodinamika fejlesztéséhez. . Kísérletekkel támasztotta alá az energia megmaradás törvényét . Létrehozta azt a törvényt, amely meghatározza az elektromos áram hőhatását . Kiszámolta a gázmolekulák mozgási sebességét és megállapította a hőmérséklettől való függését .

Kísérletileg és elméletileg tanulmányozta a hő természetét, és felfedezte kapcsolatát a mechanikai munkával, aminek eredményeként Mayerrel szinte egyidejűleg eljutott az univerzális energiamegmaradás koncepciójához , amely viszont az első megfogalmazást adta. termodinamika törvénye . Thomsonnal együtt dolgozott az abszolút hőmérsékleti skálán, leírta a magnetostrikció jelenségét , felfedezte a kapcsolatot egy bizonyos ellenállású vezetőn átfolyó áram és az egyidejűleg felszabaduló hőmennyiség között ( Joule-Lenz törvény ). Jelentősen hozzájárult a fizikai kísérlet technikájához, számos mérőműszer tervezését javította.

Az energia mértékegysége, a joule , a Joule-ról kapta a nevét .

Életrajz

A Manchester melletti salfordi sörfőzde jómódú tulajdonosának családjában született , otthon tanult , sőt több évig az elemi matematika tanára , a kémia és a fizika kezdete Dalton volt [5] . 1833-tól (15 éves korától) sörfőzdében dolgozott, az oktatással (16 éves korig) és a tudománnyal párhuzamosan 1854-ig részt vett a vállalkozás irányításában, eladásáig [6] .

Első kísérleti tanulmányait már 1837-ben kezdte, érdeklődni kezdett az iránt, hogy egy sörfőzdében a gőzgépeket elektromosra cseréljék. 1838- ban egyik tanára, Davies ( eng.  John Davies ), akinek közeli barátja volt a Sturgeon villanymotor feltalálója , ajánlására publikálta az első villamos energiával kapcsolatos munkát az Annals of Electricity tudományos folyóiratban , amelyet egy évvel korábban rendezett. Sturgeon, a munkát egy elektromágneses motor eszközének szentelték. 1840 -ben fedezte fel a mágneses telítés hatását a ferromágnesek mágnesezésekor [5] , majd 1840-1845 között kísérletileg vizsgálta az elektromágneses jelenségeket.

James Joule 1841 -ben az elektromos áram mérésének legjobb módjait keresve felfedezte a róla elnevezett törvényt, amely négyzetes összefüggést állapít meg az áramerősség és az ezen áram által a vezetőben felszabaduló hőmennyiség között (az orosz szakirodalomban ez a Joule-Lenz törvény , mivel 1842-ben ezt a törvényt önállóan Lenz orosz fizikus fedezte fel ). A felfedezést a Londoni Királyi Társaság nem értékelte , és a művet csak a Manchester Literary and Philosophical Society ( eng.  Manchester Literary and Philosophical Society ) folyóiratában publikálták [5] .

1840-ben Sturgeon Manchesterbe költözött, és a Royal Victoria Gallery for the Encouragement of Practical Science nevű kereskedelmi kiállítási és oktatási intézmény vezetője volt  , ahová 1841-ben meghívta Joule-t első előadónak.

Az 1840-es évek eleji munkáiban az elektromágneses hajtóművek gazdasági megvalósíthatóságának kérdéskörét vizsgálta, eleinte azt hitte, hogy az elektromágnesek korlátlan mennyiségű mechanikai munka forrásai lehetnek, de hamar meggyőződött arról, hogy gyakorlati szempontból. , az akkori gőzgépek hatékonyabbak voltak [7] , 1841-ben közzétéve azt a következtetést, hogy az "ideális" elektromágneses motor hatásfoka egy kilogramm cinkre (akkumulátorokban) csak 20%-a a gőzgép hatásfokának kilogrammonként szén égett, a csalódottság titkolása nélkül [8] .

1842 -ben felfedezi és leírja a magnetostrikció jelenségét , amely a test méretének és térfogatának megváltozását jelenti a mágnesezettségi állapot változásával . 1843 -ban megfogalmazza és közzéteszi a vezetők hőkibocsátásának vizsgálatával kapcsolatos munka végső eredményeit, különösen kísérletileg kimutatja, hogy a felszabaduló hőt semmiképpen nem veszik el a környezetből, ami visszavonhatatlanul megcáfolta a kalória elméletét , amelynek támogatói akkor még megmaradt. Ugyanebben az évben kezdett érdeklődni a hőkibocsátáshoz vezető különféle erők közötti mennyiségi kapcsolat általános problémája iránt, és arra a következtetésre jutott, hogy Mayer ( 1842 ) megjósolta egy bizonyos kapcsolat létezését a munka és a hőmennyiség, számszerű összefüggést keresett e mennyiségek között - a hő mechanikai megfelelője . 1843-1850 között kísérletek sorozatát végezte, folyamatosan fejlesztve a kísérleti technikát, és minden alkalommal kvantitatív eredményekkel erősítette meg az energiamegmaradás elvét .

1844-ben a Joule család új otthonba költözött Whalley Range -be , ahol kényelmes  laboratóriumot alakítottak ki James számára [8] . 1847-ben feleségül vette Amelia Grimes-t, hamarosan fiuk és lányuk született, 1854-ben Amelia Joule meghalt [8] .

1847-ben találkozott Thomsonnal , aki nagyra értékelte Joule kísérleti technikáját, és akivel később gyümölcsözően együttműködött, jórészt Joule hatására, Thomsonnak a molekuláris kinetikai elmélet kérdéseivel kapcsolatos elképzelései is kialakultak [9] . A legelső közös munkában Thomson és Joule létrehoz egy termodinamikai hőmérsékleti skálát .

1848 -ban, hogy megmagyarázza a növekvő nyomás hőhatásait , egy olyan gázmodellt javasolt, amely mikroszkopikus rugalmas golyókból áll, amelyek ütközése az edény falával nyomást hoz létre, és becslést ad a hidrogén sebességére. rugalmas golyók” körülbelül 1850 m/s. Clausius ajánlására ez a munka a Philosophical Transactions of the Royal Society folyóiratban jelent meg , és bár utóbb komoly hibák is kiderültek benne [10] , jelentős hatással volt a termodinamika fejlődésére , ideológiailag visszhangozza a munkát. van der Waals 1870-es évek elején a Real Gas Modelingről .

Az 1840-es évek végére Joule munkássága általános elismertségre tett szert a tudományos közösségben, és 1850-ben a Royal Society of London teljes jogú tagjává választották [9] .

1851-es munkáiban a hőt rugalmas részecskék mozgásaként ábrázoló elméleti modelljeit továbbfejlesztve elméletileg meglehetősen pontosan kiszámította egyes gázok hőkapacitását [11] . 1852 -ben Thomsonnal közös munkáiban felfedezi, méri és leírja a gázhőmérséklet változásának hatását az adiabatikus fojtás során , a Joule-Thomson-effektusként ismert, amely később az ultraalacsony hőmérséklet elérésének egyik fő módszere lett. ezzel hozzájárulva az alacsony hőmérsékletű fizika mint természettudományi ág megjelenéséhez.

Az 1850-es években cikkek nagy sorozatát publikálta az elektromos mérések fejlesztéséről, olyan voltmérőket , galvanométereket és ampermérőket kínálva , amelyek nagy mérési pontosságot biztosítanak; Általánosságban elmondható, hogy Joule egész tudományos gyakorlata során jelentős figyelmet fordított azokra a kísérleti technikákra, amelyek lehetővé tették rendkívül pontos eredmények elérését.

1859-ben a szilárd anyagok termodinamikai tulajdonságait tárja fel, méri az alakváltozások során fellépő hőhatást, és megállapítja a gumi nem szabványos tulajdonságait más anyagokkal összehasonlítva [8] .

Az 1860-as években a természeti jelenségek iránt érdeklődött, lehetséges magyarázatokat kínálva a légköri zivatarok , délibábok és meteoritok természetére .

1867 - ben a Joule a Thomson által javasolt séma szerint megméri a hő mechanikai egyenértékének szabványát a Brit Tudományos Egyesület számára , de olyan eredményeket kap, amelyek eltérnek a tisztán mechanikai kísérletekből kapott értékektől, azonban a pontosítás a A mechanikai kísérletek körülményei megerősítették a Joule-féle mérések pontosságát, és 1878-ban az ellenállási szabványt felülvizsgálták [10] .

Joule tevékenységének kezdeti szakaszában kizárólag saját költségén végzett kísérleteket és végzett kutatásokat, de a sörfőzde 1854-es eladása után anyagi helyzete fokozatosan romlott, és különféle tudományos szervezetek finanszírozását kellett igénybe vennie. 1878-ban pedig állami nyugdíjat kapott [10] . Gyermekkora óta gerincbetegségben szenvedett, az 1870-es évek elejétől rossz egészségi állapota miatt gyakorlatilag nem dolgozott. 1889-ben halt meg.

A hő mechanikai megfelelője

Joule 1843 óta keresi az energiamegmaradás elvének megerősítését, és megpróbálja kiszámítani a hő mechanikai egyenértékét. Az első kísérletekben olyan folyadék felmelegedését méri, amelybe egy vasmagos szolenoid van bemerítve, az elektromágnes mezőjében forog , méréseket végez elektromágnes zárt és nyitott tekercselése esetén, majd javítja a kísérlet, kizárva a kézi forgatást és az elektromágnes zuhanó terhelés hatására történő működésbe hozását. A mérési eredmények alapján megfogalmazza a [12] [13] összefüggést :

Az a hőmennyiség, amely 1 font vizet 1 Fahrenheit-fokkal képes felmelegíteni, megegyezik azzal a mechanikai erővel, amely 838 fontot képes 1 láb függőleges magasságra emelni, és azzá alakítható.

Eredeti szöveg  (angol)[ showelrejt] Az a hőmennyiség, amely képes egy font víz hőmérsékletét a Farhenheit-skála egy fokkal megemelni, megegyezik egy olyan mechanikai erővel, amely 838 fontot képes megemelni, és azzá alakítható. az egyik láb merőleges magasságáig.

A kísérletek eredményeit 1843 -ban a "A magnetoelektromosság hőhatásáról és a hő mechanikai jelentőségéről" [14] című cikkben közöljük . 1844 -ben fogalmazza meg az összetett kristályos testek hőkapacitása törvényének első változatát, amely Joule-Kopp törvényként ismert ( Kopp pontos megfogalmazást és végső kísérleti megerősítést adott 1864 -ben).

Továbbá az 1844-es kísérletben méri a hőleadást, amikor egy folyadékot szűk csövön keresztül nyomnak át, 1845-ben méri a hőt gázsűrítés közben, az 1847-es kísérletben pedig összehasonlítja a keverő folyadékban való forgatásának költségeit a a súrlódás következtében keletkező hő [5] .

Az 1847-1850 közötti munkákban a hőnek még pontosabb mechanikai megfelelőjét adja meg. Fapadra szerelt fém kalorimétert használtak . A kaloriméter belsejében egy tengely volt, rajta pengék. A kaloriméter oldalfalain lemezek sorakoztak, amelyek megakadályozták a víz mozgását, de nem érintették a lapátokat. A kaloriméteren kívül a tengely körül egy két függővégű szálat tekertek, amelyhez súlyokat rögzítettek. A kísérletekben a tengely forgása során a súrlódás következtében felszabaduló hőmennyiséget mérték. Ezt a hőmennyiséget a terhelések helyzetének változásával és a rájuk ható erővel hasonlították össze.

A Joule-kísérletekben kapott hő mechanikai egyenértékének értékeinek alakulása (fol-pound-ban vagy láb - font -erőben brit hőegységre vonatkoztatva ):

Ez utóbbi becslés közel áll a 20. században végzett ultraprecíz mérésekhez.

Küzdj az elsőbbségért az energiamegmaradás törvényének felfedezésében

Az 1840-es évek második felétől a Proceedings of the French Sciences Akadémia ( franciául:  Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences ) lapjain heves vita kezdődött Joule és Mayer között a felfedezés elsőbbségéről. a termodinamikai rendszerek energiamegmaradási törvénye , és bár Mayer publikációja valamivel korábban jelent meg, őt, mivel hivatása szerint orvos, nem vették komolyan, miközben Joule-t már a nagy fizikusok támogatták, különösen a Az 1847-es Brit Tudományos Egyesületben a találkozón jelenlévő Faraday , Stokes és Thomson nagyra értékelte [15] . Timirjazev , aki később mérlegelte ezt a vitát, megjegyezte Mayer érvelésének következetességét a "céhtudósok kicsinyes irigysége" elleni küzdelemben [16] . Helmholtz , aki 1847-ben publikálta az energiamegmaradás elvét, 1851-ben felhívta a figyelmet Mayer munkásságára, és 1852-ben nyíltan elismerte annak prioritását.

Az elsőbbségért folytatott küzdelem következő fordulójára az 1860-as években került sor, amikor a törvény általános elismerést kapott a tudományos közösségben. Tyndall 1862-ben egy nyilvános előadásában megmutatja Mayer elsőbbségét, Clausius pedig az ő álláspontját képviseli . A britbarát hazafias nézeteiről ismert Taet egy sor publikációban ragaszkodik Joule prioritásához, nem ismeri el Mayer 1842-es fizikai tartalmú munkáját, Clausius ellenzi, a filozófus Dühring pedig, miközben lekicsinyli Joule és Helmholtz munkásságát, aktívan ragaszkodik. Mayer prioritásáról, amely sok tekintetben Mayer elsőbbségének végső elismeréseként szolgált. [tizenöt]

Felismerés és memória

1850 - ben a Londoni Királyi Társaság tagjává választották . 1852 - ben megkapta az első királyi érmet a hő mennyiségi egyenértékével kapcsolatos munkájáért . 1860 - ban a Manchesteri Irodalmi és Filozófiai Társaság tiszteletbeli elnökévé választották . 

Jogi doktori fokozatot a Trinity College Dublin -on (1857), Polgári Jogi doktori ( DCL ) fokozatot az Oxfordi Egyetemen (1860), jogi doktorátusként ( LL.D. ) az Edinburgh Egyetemen (1871) [17] szerzett .  

Joule-t 1866 - ban Copley-éremmel , 1880  - ban Albert -éremmel tüntették ki . 1878 - ban a kormány 215 GBP élethosszig tartó nyugdíjat ítélt neki.

1872- ben és 1877- ben kétszer választották meg a British Scientific Association elnökévé [18] .

Az 1889-ben – Joule halálának évében – megtartott második Nemzetközi Villanyszerelő Kongresszuson róla nevezték el a munka, az energia, a hőmennyiség egységes mértékegységét, amelyre a mechanikai munka és a hő közötti átmeneti együtthatót ( mechanikai hő ekvivalens ) nem volt kötelező , ami az egyik származtatott SI egység lett saját néven.

A manchesteri városházán a Dalton emlékművel szemben áll Alfred Gilbert szobrászművész Joel emlékműve . 

1970-ben a Nemzetközi Csillagászati ​​Unió James Joule-ról nevezett el egy krátert a Hold túlsó oldalán .

Bibliográfia

97 tudományos közleményt publikált, amelyek közül körülbelül 20 a Thomsonnal és a Lyon Plafairrel közösen íródott; A legtöbb együttműködés a hő mechanikai elméletének gázelméletre, molekuláris fizikára és akusztikára történő alkalmazásával kapcsolatos . A munka jelentős részét a kísérleti és mérőberendezések fejlesztése teszi ki. A munkákat egy kétkötetes kiadásban gyűjtötték össze, amelyet a londoni Physical Society adott ki 1884-1887), és 1872 - ben Hermann Sprengel fordította le németre [19] .

Főbb munkái:

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 James Prescott Joule // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 1 2 James Prescott Joule // Brockhaus Encyclopedia  (német) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  3. ↑ 1 2 James Prescott Joule // Gran Enciclopèdia Catalana  (kat.) - Grup Enciclopèdia Catalana , 1968.
  4. ↑ www.accademiadellescienze.it  (olasz)
  5. ↑ 1 2 3 4 Golin, Filonovich, 1989 , p. 382.
  6. ↑ A Joule-gyár sörmárkája a 21. század elején is létezik, a Joule's Story . Joule sörfőzde. Letöltve: 2013. május 10. Az eredetiből archiválva : 2013. május 13.
  7. ↑ Golin, Filonovich, 1989 , p. 381-382.
  8. ↑ 1 2 3 4 Glazebrook, RT Joule, James Prescott (DNB00) // Dictionary of National Biography . - 1885-1900. — Vol. harminc.
  9. ↑ 1 2 Golin, Filonovich, 1989 , p. 383.
  10. ↑ 1 2 3 Golin, Filonovich, 1989 , p. 384.
  11. ↑ Joule James Prescott // Adós - Eukaliptusz. - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 kötetben]  / főszerkesztő A. M. Prohorov  ; 1969-1978, 8. köt.).
  12. ↑ 100 nagy tudományos felfedezés / D.K. Samin. - M . : Veche, 2002. - S. 90-93. — 480 s. — 25.000 példány.  — ISBN 5-7838-1085-1 .
  13. ↑ Donald S. L. Cardwell. James Joule: Életrajz . - Manchester University Press, 1991. - S. 57. - 333 p. - ISBN 0-7190-3479-5 .
  14. ↑ Joule, JP A magnetoelektromosság fűtőhatásairól és a hő mechanikai értékéről  //  Filozófiai Magazin, 3. sorozat : folyóirat. - 1843. - Kt. 23 . - 263-276 . o .
  15. ↑ 1 2 Szpasszkij, B. I. 45. §. Az energiamegmaradás törvényének felfedezése // Fizika története. - 2. - M . : Felsőiskola, 1977. - T. I. - S. 308-316. — 320 s.
  16. ↑ Kudrjavcev P.S. Fizikatörténeti kurzus . — 2. kiadás, javítva. és további - M . : Oktatás, 1982. - 448 p.
  17. ↑ Az Egyesült Királyságban a jogi doktori fokozat a magasabb szintű kutatások összege alapján odaítélt legmagasabb doktori fokozat. A nyilvános színtéren (gyakran a politikában és az igazságszolgáltatásban) elnyert érdemekért is gyakran jutalmazzák
  18. ↑ James Prescott Joule – A világ körül online enciklopédia . Letöltve: 2009. november 10. Az eredetiből archiválva : 2009. június 8..
  19. ↑ James Prescott Joule tudományos közleményei / Joule,.

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák
Genealógia és nekropolisz