James Prescott Joule(Eng. James Prescott Joule; 24 Desember 1818, Salford, Lancashire, Inggris, Inggris - 11 Oktober 1889, Penjualan, Cheshire, Inggris, Inggris) - fisikawan Inggris, yang memberikan kontribusi signifikan terhadap pembentukan termodinamika. Dia memperkuat hukum kekekalan energi pada eksperimen. Menetapkan hukum yang menentukan efek termal arus listrik. Dia menghitung kecepatan pergerakan molekul gas dan menetapkan ketergantungannya pada suhu.

Dia secara eksperimental dan teoritis mempelajari sifat panas dan menemukan hubungannya dengan kerja mekanik, sebagai akibatnya, hampir bersamaan dengan Mayer, dia sampai pada konsep kekekalan energi universal, yang, pada gilirannya, memberikan perumusan hukum pertama termodinamika. Dia bekerja dengan Thomson pada skala suhu absolut, menggambarkan fenomena magnetostriksi, menemukan hubungan antara arus yang mengalir melalui konduktor dengan resistansi tertentu dan jumlah panas yang dilepaskan pada saat yang sama (hukum Joule-Lenz). Membuat kontribusi yang signifikan terhadap teknologi percobaan fisik, meningkatkan desain banyak alat ukur.

Satuan ukuran energi, joule, dinamai menurut Joule.

Biografi

Lahir di keluarga pemilik kaya tempat pembuatan bir di Salford dekat Manchester, diterima pendidikan rumah, apalagi, selama beberapa tahun gurunya di matematika dasar, awal mula kimia dan fisika adalah Dalton. Dari 1833 (sejak usia 15) ia bekerja di tempat pembuatan bir, dan, bersamaan dengan pendidikan (hingga 16 tahun) dan sains, hingga 1854 ia berpartisipasi dalam manajemen perusahaan, hingga dijual.

Pertama studi eksperimental sudah dimulai pada tahun 1837, tertarik pada kemungkinan mengganti mesin uap di tempat pembuatan bir dengan yang listrik. Pada tahun 1838, atas rekomendasi salah satu gurunya, John Davies, yang teman dekatnya adalah penemu motor listrik Sturgeon, menerbitkan karya pertama tentang listrik dalam jurnal ilmiah Annals of Electricity, yang diorganisir setahun sebelumnya oleh Sturgeon, karya tersebut dikhususkan untuk perangkat mesin elektromagnetik. Pada tahun 1840 ia menemukan efek saturasi magnetik selama magnetisasi feromagnet, dan selama tahun 1840-1845 ia secara eksperimental mempelajari fenomena elektromagnetik.

Pencarian cara yang lebih baik pengukuran arus listrik, James Joule pada tahun 1841 menemukan hukum yang dinamai menurut namanya, membangun hubungan kuadrat antara kekuatan arus dan jumlah panas yang dilepaskan oleh arus ini dalam konduktor (dalam literatur Rusia muncul sebagai hukum Joule-Lenz, sejak pada tahun 1842 hukum ini ditemukan secara independen Fisikawan Rusia Lenz). Penemuan itu tidak dihargai oleh Royal Society of London, dan karya itu hanya diterbitkan dalam jurnal berkala Manchester Literary and Philosophical Society.

Sturgeon pindah ke Manchester pada tahun 1840 dan memimpin Galeri. pengetahuan praktis Galeri Kerajaan Victoria Untuk Dorongan Ilmu Praktis) adalah pameran komersial dan lembaga pendidikan, di mana pada tahun 1841 Joule diundang sebagai dosen pertama.

Dalam karya-karya awal 1840-an, ia menyelidiki masalah kelayakan ekonomi motor elektromagnetik, pada awalnya percaya bahwa elektromagnet dapat menjadi sumber pekerjaan mekanis dalam jumlah yang tidak terbatas, tetapi segera menjadi yakin bahwa dari sudut pandang praktis. mesin uap lebih efisien pada saat itu, menerbitkan pada tahun 1841 temuan bahwa efisiensi mesin elektromagnetik "ideal" per pon seng (digunakan dalam akumulator) hanya 20% dari mesin uap per pon batu bara yang dibakar, tanpa menyembunyikan kekecewaan.

Pada tahun 1842, ia menemukan dan menjelaskan fenomena magnetostriksi, yang terdiri dari perubahan ukuran dan volume benda dengan perubahan keadaan magnetisasinya. Pada tahun 1843, ia merumuskan dan menerbitkan hasil akhir dari penelitian tentang pelepasan panas dalam konduktor, khususnya, secara eksperimental menunjukkan bahwa panas yang dilepaskan sama sekali tidak diambil dari lingkungan, yang secara tidak dapat ditarik kembali menyangkal teori kalori, para pendukungnya. yang masih tersisa pada saat itu. Pada tahun yang sama saya menjadi tertarik masalah umum rasio kuantitatif di antara berbagai kekuatan, yang mengarah pada pelepasan panas, dan, setelah sampai pada kesimpulan tentang adanya hubungan tertentu antara kerja dan jumlah panas yang diprediksi oleh Mayer (1842), mencari rasio numerik antara nilai-nilai ini adalah ekuivalen mekanis panas. Selama tahun 1843-1850, ia melakukan serangkaian eksperimen, terus meningkatkan teknik eksperimen dan setiap kali menegaskan prinsip kekekalan energi dengan hasil kuantitatif.

James Prescott Joule adalah fisikawan Inggris yang luar biasa. Dia benar-benar mempelajari sifat energi panas dan menemukan hubungannya dengan arus listrik yang melewati konduktor. Dia menemukan banyak hukum, dan khususnya hukum pertama termodinamika. Untuk menghormati ilmuwan, unit untuk mengukur jumlah panas yang dihasilkan diberi nama Joule. Ilmuwan hebat itu juga memberikan kontribusi yang tak ternilai bagi penggunaan praktis listrik. Dia melakukan pekerjaan untuk memodernisasi dan meningkatkan karakteristik motor listrik dan magnet.

James Prescott Joule lahir pada 24 Desember 1818 di keluarga pemilik tempat pembuatan bir yang kaya. Berkat kebaikan posisi keuangan Keluarga James hingga usia 15 tahun dididik di rumah di kampung halaman Salford. Ini juga difasilitasi oleh masalah kesehatan ilmuwan masa depan. Setelah sekolah seperti itu, di mana omong-omong dia mendapat cukup pengetahuan yang baik dalam matematika, fisika dan kimia, tentu saja James ingin melanjutkan pendidikannya. Namun, karena penyakit ayahnya, untuk beberapa waktu ia terpaksa mengelola pabrik bir keluarga dengan kakak laki-lakinya.

Di rumah, James mengatur laboratorium fisika dan mulai melakukan eksperimen. Melakukan penelitian tentang pengoperasian motor listrik pertama, ilmuwan menemukan bahwa kekuatan mesin listrik sebanding dengan produk arus dan tegangan.

Sejak 1847, selama tujuh tahun, ilmuwan telah melakukan eksperimen untuk mempelajari aksi termal arus listrik yang melewati suatu penghantar. Hasil karyanya adalah ketergantungan proporsional jumlah panas yang dihasilkan dalam konduktor, resistansi material itu sendiri, dan kuadrat arus yang mengalir melaluinya.

James Prescott Joule, bekerja dengan William Thomson, pada dasarnya menjadi nenek moyang dari semua lemari es dan unit pendingin. Dia membuktikan bahwa pemuaian gas tanpa melakukan pekerjaan menyebabkan penurunan suhu yang signifikan. Efek ini dinamai kedua ilmuwan - efek Joule-Thomson.

Pada tahun 1850, ilmuwan terpilih sebagai anggota penuh British Royal Society. Dan pada tahun 1961, orang-orang sezamannya telah menamai satuan kerja dan energi atas nama ilmuwan. sistem internasional SI. Ini hanya sebagian kecil dari kontribusi ilmuwan, yang berhubungan langsung dengan studi dan pengembangan kelistrikan. Partisipasinya dalam pembentukan semua ilmu pengetahuan, termasuk ilmu pengetahuan modern, sangat berharga.

James Joule - Cantik orang terkenal. Kita semua tahu nama ini sejak pelajaran sekolah fisika. Namun, kemudian tidak ada yang menyelidiki biografi dan pencapaiannya, namun jalan hidup sangat menarik. Dalam artikel kami akan mempertimbangkan biografi rinci ilmuwan, dan juga berbicara tentang apa yang dia capai.

Masa kanak-kanak

James Joule, yang biografinya sedang kami pertimbangkan, lahir pada tahun 1818, pada 24 Desember. Bocah itu lahir dalam keluarga kaya pemilik tempat pembuatan bir yang berlokasi di Salford. James dididik di rumah. Guru pertamanya dalam prinsip-prinsip fisika, kimia dan matematika dasar adalah Dalton. Sejak usia 15 tahun, anak laki-laki itu bekerja di pabrik ayahnya dan mengambil keterlibatan langsung dalam manajemen mereka. Dia menggabungkan kegiatan ini dengan pelatihan sepanjang tahun.

Studi pertama

Kapan James Joule tertarik pada sains? Biografi singkat pria itu mengatakan bahwa ia mulai melakukan penelitian pertamanya pada tahun 1837. Kemudian dia sangat tertarik dengan masalah penggantian mesin uap dengan yang listrik di tempat pembuatan bir ayahnya. Setahun kemudian, pemuda itu menerbitkan karya pertamanya tentang kelistrikan di salah satu jurnal ilmiah. Dia disarankan untuk melakukan ini oleh gurunya John Davis, yang, omong-omong, adalah teman dekat Sturgeon, yang menemukan motor listrik. Majalah tempat James Joule diterbitkan juga dimiliki oleh Sturgeon. Pada tahun 1840, seorang peneliti muda memperhatikan efek saturasi magnetik ketika magnetisasi feromagnet. Sejak saat itu hingga 1845, ia aktif mempelajari fenomena elektromagnetik secara eksperimental.

hukum Joule

Apa yang dilakukan Joel James Prescott selanjutnya? Biografi singkat pria itu berlanjut dengan fakta bahwa pada tahun 1841 ia menemukan hukum hubungan kuadratik antara kekuatan arus dan panas yang dilepaskan. Kemudian, hukum menerima namanya, tetapi kita mengenalnya sebagai hukum Joule-Lenz, karena pada tahun 1842 ditemukan oleh seorang fisikawan. keturunan jerman dari Rusia oleh Emil Lenz. Penemuan ilmuwan tidak dihargai pada nilai sebenarnya. Royal Society of London mengabaikannya, dan karya itu sendiri diterbitkan dalam majalah sederhana.

Bekerja sebagai dosen

Tapi untuk siapa James Joule bekerja? Fakta Menarik tentang pria ini jarang terjadi, tetapi diketahui bahwa dia adalah seorang dosen. Sudah kita kenal, Sturgeon pindah ke Manchester dan membuka Galeri Pengetahuan Praktis di sana, di mana ia mengundang Joule untuk menggantikan seorang dosen. Anehnya, beberapa siswa diajar oleh James Joule sendiri!

Dalam penelitiannya waktu itu, ilmuwan menghabiskan banyak waktu pada isu manfaat ekonomi dari motor elektromagnetik. Pada awalnya dia percaya bahwa elektromagnet memiliki potensi besar, tetapi segera dia secara pribadi yakin bahwa mesin uap jauh lebih efisien. Joule mempublikasikan hasil penelitian ini, tidak menyembunyikan kekecewaannya sendiri.

Penemuan ilmuwan terjadi dengan sangat cepat. Sudah pada tahun 1842, dia menjelaskan magnetostriction, yang terdiri dari fakta bahwa benda mengubah ukuran dan volumenya ketika derajat yang bervariasi magnetisasi. Setahun kemudian, ia menyelesaikan penelitian tentang pembangkitan panas dalam konduktor dan mempublikasikan hasilnya. Mereka terdiri dari fakta bahwa panas yang dihasilkan tidak diambil dari luar. Ini sepenuhnya menyangkal teori kalori, yang penganutnya masih ada saat itu.

Pada periode 1843 hingga 1850, seorang pria terlibat dalam serangkaian studi, meningkatkan tekniknya dan mengonfirmasi kebenaran prinsip kekekalan energi melalui banyak eksperimen.

Keluarga

Pada tahun 1844, Joule mengubah tempat tinggal mereka. Di tempat baru, pria itu bertemu calon istrinya, Amelia Grimes. Pada tahun 1847, pasangan itu menikah, dan mereka memiliki seorang putri dan seorang putra. Pada saat yang sama, di rumah, Joule melengkapi dirinya dengan laboratorium yang nyaman untuk eksperimen. Namun, kebahagiaannya tidak berlangsung lama, karena pada tahun 1854 istri tercintanya meninggal.

Deskripsi umum studi

Pada akhir tahun 1840-an, karya pahlawan artikel kami diakui secara universal. Pada tahun 1847, ilmuwan bertemu Thomson, yang sangat menghargai teknik eksperimental Joule. Kemudian para ilmuwan mulai bekerja sama. Ide-ide Thomson tentang teori kinetik molekuler terbentuk sebagian besar di bawah pengaruh ide-ide James. Bersama-sama, para ilmuwan menciptakan skala suhu termodinamika.

Tampaknya James Joule dan penemuannya tidak menua, karena sudah setahun kemudian ia mengusulkan untuk menggunakan model gas untuk menganalisis terjadinya efek termal dengan peningkatan tekanan. Model gas Joule terdiri dari bola elastis berukuran mikroskopis, yang menciptakan tekanan ketika menyentuh dinding bejana. Penelitian ilmuwan tersebut diterbitkan dalam Philosophical Transactions of the Royal Society atas saran dari fisikawan Jerman Clausius. Pekerjaan ini telah menyediakan dampak besar pada pembentukan dan perkembangan termodinamika, meskipun banyak kesalahan ditemukan kemudian dalam penelitian Joule. Selain itu, eksperimen serupa dengan yang dilakukan oleh van der Waals pada tahun 1870-an untuk mensimulasikan gas nyata.

Pada tahun 1850, seorang pria menjadi anggota Royal Society of London. Dalam studi yang dilakukan pada tahun 1851, yang berkaitan dengan penciptaan model teoretis panas sebagai pergerakan partikel elastis kecil, ilmuwan sangat akurat menghitung kapasitas panas untuk beberapa gas. Setahun kemudian, bersama teman lamanya Thomson, dia menjelaskan fenomena perubahan suhu gas selama pelambatan adiabatik. Kemudian efek ini disebut Joule-Thomson. Selain itu, penemuan ini berkontribusi pada munculnya cabang baru ilmu alam - fisika suhu rendah.

Pada tahun 1850-an, peneliti menerbitkan seluruh rangkaian artikel tentang pengukuran listrik. Terlepas dari kemungkinan menggunakan desain modern, James Joule yakin bahwa hanya melalui eksperimen hasil yang paling akurat dapat diperoleh.

Pada tahun 1859, seorang ilmuwan terlibat dalam penelitian sifat termodinamika padatan. Mendeteksi sifat non-standar karet dibandingkan dengan bahan lain. Setahun kemudian, fatamorgana, badai petir atmosfer, dan meteorit jatuh ke dalam ruang lingkup minatnya, yang dia coba jelaskan dengan poin ilmiah penglihatan.

Setara panas

Sejak 1843, ilmuwan telah mencari padanan mekanis dari panas. Melalui eksperimen, ia berhasil menunjukkan bahwa sejumlah panas tertentu dapat diubah menjadi jumlah tertentu kekuatan mekanik. Pada tahun yang sama, ia mempublikasikan hasil penelitiannya, dan setahun kemudian ia merumuskan hukum kapasitas kalor untuk badan kristal, yang dikenal sebagai hukum Joule-Kopp. Namun, kata-kata yang tepat konfirmasi eksperimental Joule memperkenalkan hukumnya hanya pada tahun 1864.

Setelah itu Joule James Prescott, Biografi singkat yang dijelaskan di atas, mengabdikan dirinya untuk mempelajari pembangkitan panas ketika cairan dilewatkan melalui tabung sempit. Pada periode 1847 hingga 1850, ia berhasil mendapatkan ekuivalen mekanik yang paling akurat untuk panas. Dia menggunakan kalorimeter logam yang dia pasang di bangku kayu. Dalam percobaan ini, ia menyelidiki jumlah panas yang dilepaskan selama rotasi karena gesekan sumbu. Beberapa perkiraan ilmuwan sangat dekat dengan nilai yang tepat yang ditemukan pada abad terakhir.

Perjuangan untuk kepenulisan

Pada tahun 1840-an, sebuah diskusi serius dimulai di media cetak tentang siapa penemu hukum kekekalan energi antara Mayer dan Joule. Sebenarnya, Mayer menerbitkan karyanya lebih awal, tetapi tidak ada yang menganggapnya serius, karena ia sendiri berprofesi sebagai dokter. Hukum James Joule mendapat dukungan besar, karena pada saat itu para ilmuwan seperti Stokes, Faraday dan Thomson mendukung pencalonannya. Beberapa secara terbuka mendukung Mayer, menekankan bahwa ia adalah orang pertama yang menemukan, sementara yang lain membela hak kepenulisan Joule. Pada akhirnya, prioritas kepenulisan diserahkan kepada Mayer.

Penyimpanan

Fisikawan James Prescott Joule dianugerahi Medali Raja. Pada tahun 1860 ia menjadi presiden Manchester Literary and Philosophical Society. Selain itu, ia memegang LL.D. dari Trinity College Dublin, LL.D. dari University of Edinburgh, dan Ph.D. hukum perdata di Universitas Oxford. Pada tahun 1866 ia menerima medali Copley, dan pada tahun 1880 ia menjadi pemilik medali Albert. Setelah 8 tahun, pemerintah memberinya pensiun seumur hidup. Joule menjabat dua kali sebagai Presiden Asosiasi Ilmiah Inggris.

Pada tahun 1889, sebuah unit untuk mengukur jumlah panas, energi, dan kerja dinamai menurut namanya. Ada monumen ilmuwan di Balai Kota Manchester, yang terletak di seberang monumen Dalton.

James Prescott Joule($1818$ - $1889$) - Fisikawan Inggris yang memberikan kontribusi signifikan terhadap pengembangan termodinamika.

Biografi

Catatan 1

Dia adalah putra Benjamin Joule, pemilik tempat pembuatan bir yang relatif besar.
James Joule menerima pendidikan awalnya dari guru privat, terutama karena kondisi buruk kesehatan. Dia memiliki masalah dengan tulang belakangnya, tetapi seiring waktu kondisinya membaik, tetapi sepanjang hidupnya ilmuwan itu tetap membungkuk, ini tercermin dalam karakternya dan berkontribusi pada rasa malunya.

Dari $1834$ ia belajar dengan John Dalton di Manchester di Literary and Philosophical Society. Seperti Dalton, Joule adalah pendukung kuat teori atom, sementara banyak ilmuwan pada periode ini masih skeptis terhadapnya.

Di tahun-tahun berikutnya, James Joule belajar dengan John Davis dan menjadi tertarik pada listrik, dia dan saudaranya bereksperimen, mencolok sengatan listrik, sesama dan pelayan keluarga.

Catatan 2

Prestasi ilmiah

Listrik

Catatan 3

Sains awalnya merupakan hobi bagi Joule, tetapi bahkan saat bekerja di tempat pembuatan bir, ia mulai menjajaki kemungkinan untuk mengganti boiler dengan motor listrik yang baru ditemukan.

Didorong sebagian oleh keinginan untuk menghargai konsekuensi ekonomi penggantian seperti itu, ini berfokus pada pengukuran yang dapat digunakan untuk menentukan sumber energi mana yang lebih efisien. Jadi, dalam $ 1841, ia menemukan hukum Joule, di mana panas yang dilepaskan oleh aksi langsung dari setiap arus galvanik sebanding dengan kuadrat arus, dikalikan dengan resistansi konduktor. (Satuan turunan dari energi atau kerja, Joule, dinamai menurut namanya.) Joule menyimpulkan bahwa membakar satu pon batu bara akan lebih ekonomis daripada membuang pon seng yang berharga untuk baterai listrik.

Joel mencoba untuk mempresentasikan hasilnya ke Royal Society, tetapi disalahartikan di sana sebagai dilettante provinsi.

Dalam $ 1843, Joule menghitung jumlah kerja mekanis yang diperlukan untuk menghasilkan jumlah panas yang setara. Kuantitas ini telah disebut "ekuivalen mekanis panas". Sekali lagi dia mempresentasikan laporan tentang temuannya, kali ini kepada British Association for the Advancement of Science. Sekali lagi, tanggapannya tidak antusias. Beberapa jurnal terkemuka juga menolak menerbitkan makalah tentang karya Joule.

Karya Joule tentang hubungan antara panas, listrik, dan kerja mekanis sebagian besar diabaikan hingga $1847. Hanya William Thomson yang menyadari bahwa karya Joule cocok dengan pola pemersatu yang sudah mulai muncul dalam fisika, dan dia dengan antusias menyetujui karya Joule.

Dalam $1849$ Joule menyampaikan makalahnya yang berjudul "Pada Kesetaraan Mekanik Panas" kepada Royal Society, Faraday bertindak sebagai sponsornya. Tahun berikutnya, Royal Society menerbitkan makalah Joule.