Joel, James

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 24. kesäkuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .
James Prescott Joule
James Prescott Joule
Syntymäaika 24. joulukuuta 1818( 1818-12-24 ) [1] [2] [3] […]
Syntymäpaikka
Kuolinpäivämäärä 11. lokakuuta 1889( 1889-10-11 ) [1] [2] [3] […] (70-vuotias)
Kuoleman paikka Myynti (Greater Manchester) , Cheshire , Englanti , Iso- Britannia
Maa
Tieteellinen ala fysiikka
Alma mater
Palkinnot ja palkinnot Kuninkaallinen mitali (1852),
Copley-mitali (1866),
Albert-mitali (Royal Society of Arts) (1880)
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

James Prescott Joule ( eng.  James Prescott Joule ; 24. joulukuuta 1818 , Salford , Lancashire , Englanti , Iso- Britannia  - 11. lokakuuta 1889 , Sale , Cheshire , Englanti , Iso- Britannia ) on englantilainen fyysikko , joka antoi merkittävän panoksen termodynamiikan kehitykseen . Hän perusteli energian säilymisen lakia kokeilla . Perustettiin laki, joka määrittää sähkövirran lämpövaikutuksen . Hän laski kaasumolekyylien liikkumisnopeuden ja totesi sen riippuvuuden lämpötilasta .

Hän tutki kokeellisesti ja teoreettisesti lämmön luonnetta ja löysi sen yhteyden mekaaniseen työhön, minkä seurauksena hän päätyi lähes samanaikaisesti Mayerin kanssa yleisen energiansäästön käsitteeseen , joka puolestaan ​​​​muodosti ensimmäisen termodynamiikan laki . Hän työskenteli Thomsonin kanssa absoluuttisella lämpötila-asteikolla, kuvaili magnetostriktioilmiötä , löysi yhteyden tietyn vastuksen omaavan johtimen läpi kulkevan virran ja samanaikaisesti vapautuvan lämmön välillä ( Joule-Lenzin laki ). Hän antoi merkittävän panoksen fyysisen kokeen tekniikkaan, paransi monien mittauslaitteiden suunnittelua.

Energian mittayksikkö, joule , on nimetty joulen mukaan .

Elämäkerta

Hän syntyi varakkaan panimon omistajan perheeseen Salfordissa lähellä Manchesteria . Hän sai koulutuksen kotona , lisäksi useiden vuosien ajan hänen matematiikan alkeisopettaja , kemian ja fysiikan alku oli Dalton [5] . Vuodesta 1833 (15-vuotiaasta lähtien) hän työskenteli panimossa ja rinnakkain koulutuksen (16 vuoteen asti) ja tieteen kanssa vuoteen 1854 asti hän osallistui yrityksen johtamiseen, kunnes se myytiin [6] .

Ensimmäiset kokeelliset opinnot hän aloitti jo vuonna 1837 ja kiinnostui mahdollisuudesta korvata panimon höyrykoneet sähköisillä. Vuonna 1838 erään opettajansa Daviesin ( eng.  John Davies ), jonka läheinen ystävä oli sähkömoottorin Sturgeon keksijä , suosituksesta julkaisi ensimmäisen sähköä koskevan teoksen Annals of Electricity -tieteellisessä lehdessä , jonka järjesti vuotta aiemmin. Sturgeon, työ oli omistettu sähkömagneettisen moottorin laitteelle. Vuonna 1840 hän havaitsi magneettisen kyllästyksen vaikutuksen ferromagneettien magnetoinnin aikana [5] ja vuosina 1840-1845 hän tutki kokeellisesti sähkömagneettisia ilmiöitä.

Etsiessään parhaita tapoja mitata sähkövirtoja, James Joule löysi vuonna 1841 hänen mukaansa nimetyn lain, joka määrittää neliöllisen suhteen virran voimakkuuden ja tämän virran johtimessa vapauttaman lämmön määrän välillä (venäläisessä kirjallisuudessa se esiintyy Joule-Lenzin laki , koska vuonna 1842 venäläinen fyysikko Lenz löysi tämän lain itsenäisesti ). Lontoon Royal Society ei arvostanut löytöä , ja teos julkaistiin vain Manchester Literary and Philosophical Societyn aikakauslehdessä ( eng.  Manchester Literary and Philosophical Society ) [5] .

Vuonna 1840 Sturgeon muutti Manchesteriin ja johti Royal Victoria Gallery for the Encouragement of Practical Science -tapahtumaa , kaupallista  näyttelyä ja oppilaitosta, johon vuonna 1841 hän kutsui Joulen ensimmäiseksi luennoitsijaksi.

Hän tutki 1840-luvun alun teoksissa kysymystä sähkömagneettisten moottoreiden taloudellisesta kannattavuudesta uskoen aluksi, että sähkömagneetit voisivat olla rajattoman määrän mekaanisen työn lähde, mutta hän tuli pian vakuuttuneeksi siitä, että käytännön näkökulmasta katsottuna , tuon ajan höyrykoneet olivat tehokkaampia [7] ja julkaisi vuonna 1841 johtopäätökset, joiden mukaan "ihanteellisen" sähkömagneettisen moottorin hyötysuhde sinkkikiloa kohden (akkuissa) on vain 20 % höyrykoneen tehokkuudesta. hiiltä poltettiin, pettymystä salaamatta [8] .

Vuonna 1842 hän löytää ja kuvailee magnetostriktioilmiön , joka koostuu kehon koon ja tilavuuden muutoksesta sen magnetisaatiotilan muutoksella . Vuonna 1843 hän muotoilee ja julkaisee lopulliset tulokset johtimien lämmön vapautumisen tutkimuksesta, erityisesti hän osoittaa kokeellisesti, että vapautunut lämpö ei ole millään tavalla otettu ympäristöstä, mikä kumosi peruuttamattomasti kaloriteorian , jonka kannattajat jäi vielä siihen aikaan. Samana vuonna hän kiinnostui yleisestä ongelmasta, joka koskee lämmön vapautumiseen johtavien eri voimien välistä kvantitatiivista suhdetta, ja päätyään siihen johtopäätökseen, että Mayer ( 1842 ) ennusti tietyn suhteen olemassaolon työn ja lämmön välillä. lämmön määrää, hän etsi numeerista suhdetta näiden määrien välillä - lämmön mekaanista ekvivalenttia . Vuosina 1843-1850 hän suorittaa sarjan kokeita, jatkuvasti parantaen koetekniikkaa ja joka kerta vahvistaakseen energiansäästöperiaatteen kvantitatiivisilla tuloksilla .

Vuonna 1844 Joulen perhe muutti uuteen kotiin Whalley Rangeen , jossa Jamesille rakennettiin  mukava laboratorio [8] . Vuonna 1847 hän meni naimisiin Amelia Grimesin kanssa, heillä oli pian poika ja tytär, vuonna 1854 Amelia Joule kuoli [8] .

Vuonna 1847 hän tapasi Thomsonin , joka arvosti suuresti Joulen kokeellista tekniikkaa ja jonka kanssa hän myöhemmin teki hedelmällistä yhteistyötä, suurelta osin Joulen vaikutuksen alaisena. Myös Thomsonin ajatukset molekyylikineettisen teorian kysymyksistä muodostuivat [9] . Ensimmäisessä yhteistyössä Thomson ja Joule luovat termodynaamisen lämpötila-asteikon .

Vuonna 1848 selittääkseen paineen nousun aiheuttamia lämpövaikutuksia hän ehdotti kaasumallia, joka koostuisi mikroskooppisista elastisista palloista, joiden törmäys astian seiniin synnyttää painetta, ja antoi arvion vedyn nopeudesta. elastiset pallot” noin 1850 m/s. Clausiuksen suosituksesta tämä teos julkaistiin Philosophical Transactions of the Royal Society -lehdessä , ja vaikka siinä myöhemmin paljastettiin vakavia puutteita [10] , sillä oli merkittävä vaikutus termodynamiikan kehitykseen , erityisesti ideologisesti toistaa teos. van der Waals 1870-luvun alussa Real Gas -mallinnusta .

1840-luvun loppuun mennessä Joulen työ oli saamassa yleistä tunnustusta tiedeyhteisössä, ja vuonna 1850 hänet valittiin Lontoon Royal Societyn täysjäseneksi [9] .

Vuoden 1851 teoksissa parantaen teoreettisia mallejaan lämmön esittämisestä elastisten hiukkasten liikkeenä, hän laski teoreettisesti joidenkin kaasujen lämpökapasiteetin melko tarkasti [11] . Vuonna 1852 hän löytää, mittaa ja kuvailee sarjassa yhteisiä töitä Thomsonin kanssa kaasun lämpötilan muutoksen vaikutuksen adiabaattisen kuristuksen aikana , joka tunnetaan nimellä Joule-Thomson-ilmiö, josta tuli myöhemmin yksi tärkeimmistä menetelmistä ultramatalien lämpötilojen saavuttamiseksi. mikä myötävaikuttaa matalan lämpötilan fysiikan syntymiseen luonnontieteen osana.

1850-luvulla hän julkaisi suuren sarjan artikkeleita sähkömittausten parantamisesta tarjoten malleja volttimittareille , galvanometreille ja ampeerimittareille , jotka tarjoavat korkean mittaustarkkuuden; Yleisesti ottaen Joule kiinnitti koko tieteellisen toimintansa ajan paljon huomiota kokeellisiin tekniikoihin, jotka mahdollistivat erittäin tarkkojen tulosten saamisen.

Vuonna 1859 hän tutkii kiinteiden aineiden termodynaamisia ominaisuuksia, mittaa lämpövaikutusta muodonmuutosten aikana ja panee merkille kumin epästandardit ominaisuudet muihin materiaaleihin verrattuna [8] .

1860-luvulla hän oli kiinnostunut luonnonilmiöistä ja tarjosi mahdollisia selityksiä ilmakehän ukkosmyrskyjen , mirageiden ja meteoriittien luonteelle .

Vuonna 1867 Joule mittaa Thomsonin ehdottaman kaavion mukaisesti lämmön mekaanisen ekvivalentin standardin British Scientific Associationille , mutta saa tuloksia, jotka poikkeavat puhtaasti mekaanisista kokeista saaduista arvoista, mutta tarkennus mekaanisten kokeiden olosuhteet vahvistivat Joulen mittausten tarkkuuden ja vuonna 1878 resistanssistandardia tarkistettiin [10] .

Toimintansa alkuvaiheessa Joule perusti kokeita ja teki tutkimusta yksinomaan omalla kustannuksellaan, mutta panimon myynnin jälkeen vuonna 1854 hänen taloudellinen tilanne heikkeni vähitellen ja hänen oli käytettävä erilaisten tieteellisten organisaatioiden rahoitusta. ja vuonna 1878 hänelle myönnettiin valtion eläke [10] . Lapsuudesta lähtien hän kärsi selkärangan sairaudesta, ja 1870-luvun alusta lähtien hän ei käytännössä työskennellyt huonon terveyden vuoksi. Hän kuoli vuonna 1889.

Lämmön mekaaninen ekvivalentti

Joule on vuodesta 1843 lähtien etsinyt vahvistusta energiansäästöperiaatteelle ja yrittänyt laskea lämmön mekaanista ekvivalenttia. Ensimmäisissä kokeissa hän mittaa nesteen kuumenemista, johon on upotettu rautasydäminen solenoidi , joka pyörii sähkömagneetin kentässä , tekee mittauksia sähkömagneetin suljetun ja avoimen käämin tapauksessa, sitten hän parantaa kokeilu, joka ei sisällä manuaalista pyöritystä ja sähkömagneetin saattamista toimintaan putoavan kuorman vaikutuksesta. Mittaustulosten perusteella hän muotoilee suhteen [12] [13] :

Lämmön määrä, joka pystyy lämmittämään 1 paunaa vettä 1 Fahrenheit-asteella , on yhtä suuri ja se voidaan muuntaa mekaaniseksi voimaksi, joka pystyy nostamaan 838 puntaa pystysuoraan 1 jalan korkeuteen.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Lämmön määrä, joka pystyy nostamaan vesipulan lämpötilaa yhdellä Farhenheitin asteikolla, on yhtä suuri kuin ja voidaan muuntaa mekaaniseksi voimaksi, joka pystyy nostamaan 838 paunaa. yhden jalan kohtisuoraan korkeuteen.

Kokeiden tulokset on julkaistu vuonna 1843 artikkelissa "Magnetosähkön lämpövaikutuksesta ja lämmön mekaanisesta merkityksestä" [14] . Vuonna 1844 hän muotoilee ensimmäisen version monimutkaisten kidekappaleiden lämpökapasiteetin laista, joka tunnetaan nimellä Joule-Kopp-laki ( Kopp antoi tarkan muotoilun ja lopullisen kokeellisen vahvistuksen vuonna 1864 ).

Lisäksi vuoden 1844 kokeessa hän mittaa lämmön vapautumista, kun neste pakotetaan kapeiden putkien läpi, vuonna 1845 hän mittaa lämpöä kaasun puristuksen aikana ja vuoden 1847 kokeessa hän vertaa sekoittimen pyörittämisen kustannuksia nesteessä. kitkan seurauksena muodostuva lämpö [5] .

Vuosien 1847-1850 teoksissa hän antaa vielä tarkemman mekaanisen vastineen lämmölle. He käyttivät metallista kalorimetriä , joka oli asennettu puupenkille. Kalorimetrin sisällä oli akseli, jonka päällä oli terät. Kalorimetrin sivuseinillä oli rivejä levyjä, jotka estivät veden liikkumisen, mutta eivät koskettaneet teriä. Kalorimetrin ulkopuolisen akselin ympärille kiedottiin lanka, jossa oli kaksi roikkuvaa päätä, johon kiinnitettiin painot. Kokeissa mitattiin kitkan aiheuttaman akselin pyörimisen aikana vapautuvan lämmön määrä. Tätä lämpömäärää verrattiin kuormien sijainnin ja niihin vaikuttavan voiman muutokseen.

Joule-kokeissa saatujen lämmön mekaanisen ekvivalentin arvojen kehitys ( jalka -naulassa tai jalka - naula -voimana brittiläistä lämpöyksikköä kohti ):

Jälkimmäinen arvio on lähellä 1900-luvulla tehtyjä erittäin tarkkoja mittauksia.

Taistele etusijasta energian säilymisen lain löytämisessä

1840-luvun toiselta puoliskolta alkaen Proceedings of the French Sciences Academy ( ranska:  Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences ) sivuilla Joulen ja Mayerin välillä alkoi kiivas keskustelu löydön tärkeydestä. termodynaamisten järjestelmien energian säilymislakia , ja vaikka Mayerin julkaisu ilmestyi hieman aikaisemmin, häntä, ammatiltaan lääkärinä, ei otettu vakavasti, kun taas Joulea tukivat jo suuret fyysikot, erityisesti hänen raporttinsa Vuonna 1847 British Scientific Associationissa kokouksessa läsnäolivat Faraday , Stokes ja Thomson arvostivat suuresti [15] . Myöhemmin tätä keskustelua pohtiessaan Timirjazev pani merkille Mayerin väitteen johdonmukaisuuden taistelussa "kiltatieteilijöiden pientä kateutta" vastaan ​​[16] . Helmholtz , joka julkaisi energiansäästöperiaatteen vuonna 1847, kiinnitti huomiota Mayerin työhön vuonna 1851 ja tunnusti avoimesti sen prioriteetin vuonna 1852.

Seuraava etuoikeustaistelun kierros käytiin 1860-luvulla, jolloin laki sai yleisen tunnustuksen tiedeyhteisössä. Tyndall vuonna 1862 julkisella luennolla osoittaa Mayerin prioriteetin, ja Clausius ottaa hänen näkökulmansa . Brittimyönteisistä isänmaallisista näkemyksistään tunnettu Taet vaatii useissa julkaisuissa Joulen prioriteettia, mutta ei tunnusta Mayerin vuoden 1842 fyysistä sisältöä, Clausius vastustaa häntä, ja filosofi Dühring , joka vähättelee Joulen ja Helmholtzin työtä, vaatii aktiivisesti. Mayerin prioriteetista, joka oli monella tapaa lopullinen tunnustus Mayerin prioriteetille. [viisitoista]

Tunnistus ja muisti

Vuonna 1850 hänet valittiin Lontoon Royal Societyn jäseneksi . Vuonna 1852 hänelle myönnettiin ensimmäinen kuninkaallinen mitali työstään lämmön kvantitatiivisen ekvivalentin parissa . Vuonna 1860 hänet valittiin Manchester Literary and Philosophical Societyn kunniapuheenjohtajaksi . 

Hän sai oikeustieteen tohtorin tutkinnot Trinity College Dublinista (1857), siviilioikeuden tohtorin ( DCL ) tutkinnot Oxfordin yliopistosta (1860), oikeustieteen tohtorin ( LL.D. ) tutkinnot Edinburghin yliopistosta (1871) [17] .  

Joule palkittiin Copley - mitalilla vuonna 1866  ja Albert - mitalilla vuonna 1880 . Vuonna 1878 hallitus myönsi hänelle 215 punnan elinikäisen eläkkeen.

Vuosina 1872 ja 1877 hänet valittiin kahdesti British Scientific Associationin presidentiksi [18] .

Toisessa kansainvälisessä sähköasentajien kongressissa, joka pidettiin vuonna 1889 - Joulen kuolinvuonna, hänen mukaansa nimettiin yhtenäinen työn, energian, lämmön määrän mittayksikkö, jolle siirtymäkerroin mekaanisen työn ja lämmön välillä ( mekaaninen ekvivalentti lämpöä ) ei vaadittu , josta tuli yksi johdetuista yksiköistä SI omalla nimellä.

Manchesterin kaupungintalossa Daltonin muistomerkkiä vastapäätä on kuvanveistäjä Alfred Gilbertin Joelin muistomerkki . 

Vuonna 1970 Kansainvälinen tähtitieteellinen liitto nimesi Kuun toisella puolella sijaitsevan kraatterin James Joulen mukaan .

Bibliografia

Julkaisi 97 tieteellistä artikkelia, joista noin 20 kirjoitettiin yhdessä Thomsonin ja Lyon Plafairin kanssa; Suurin osa yhteistyöstä liittyy lämmön mekaanisen teorian soveltamiseen kaasuteoriaan, molekyylifysiikkaan ja akustiikkaan . Merkittävä osa työstä on omistettu kokeellisten ja mittauslaitteiden parantamiseen. Teokset kerättiin kaksiosaiseen painokseen, jonka julkaisi Physical Society in London 1884-1887) ja käänsi saksaksi vuonna 1872 Hermann Sprengel [ 19] .

Päätyöt:

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 James Prescott Joule // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 1 2 James Prescott Joule // Brockhaus Encyclopedia  (saksa) / 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  (italia)
  5. ↑ 1 2 3 4 Golin, Filonovich, 1989 , s. 382.
  6. ↑ Joulen tehtaan olutmerkki on olemassa vielä 2000-luvun alussa, Joulen tarina . Joulen panimo. Haettu 10. toukokuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. toukokuuta 2013.
  7. ↑ Golin, Filonovich, 1989 , s. 381-382.
  8. ↑ 1 2 3 4 Glazebrook, RT Joule, James Prescott (DNB00) // Dictionary of National Biography . - 1885-1900. — Voi. kolmekymmentä.
  9. ↑ 1 2 Golin, Filonovich, 1989 , s. 383.
  10. ↑ 1 2 3 Golin, Filonovich, 1989 , s. 384.
  11. ↑ Joule James Prescott // Velallinen - Eucalyptus. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 osassa]  / päätoimittaja A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, osa 8).
  12. ↑ 100 suurta tieteellistä löytöä / D.K. Samin. - M . : Veche, 2002. - S. 90-93. – 480 s. – 25 000 kappaletta.  — ISBN 5-7838-1085-1 .
  13. ↑ Donald S. L. Cardwell. James Joule: Elämäkerta . - Manchester University Press, 1991. - S. 57. - 333 s. - ISBN 0-7190-3479-5 .
  14. ↑ Joule, JP Magnetosähkön lämpövaikutuksista ja lämmön mekaanisesta arvosta  //  Philosophical Magazine, Series 3 : Journal. - 1843. - Voi. 23 . - s. 263-276 .
  15. ↑ 1 2 Spassky, B.I. §45 . Energian säilymislain löytäminen // Fysiikan historia. - 2. - M . : Korkeakoulu, 1977. - T. I. - S. 308-316. – 320 s.
  16. ↑ Kudryavtsev P.S. Fysiikan historian kurssi . — 2. painos, korjattu. ja ylimääräistä - M . : Koulutus, 1982. - 448 s.
  17. ↑ Isossa-Britanniassa oikeustieteen tohtorin tutkinto on korkein edistyneen tutkimuksen summan perusteella myönnetty tohtorin tutkinto. Palkitaan myös usein ansioista julkisella areenalla (usein politiikassa ja oikeudessa)
  18. ↑ James Prescott Joule - Around the World -verkkotietosanakirja . Haettu 10. marraskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 8. kesäkuuta 2009.
  19. ↑ James Prescott Joulen tieteelliset paperit / Joule,.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Temaattiset sivustot
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Sukututkimus ja nekropolis