James Prescott Joule(Eng. James Prescott Joule; 24 de dezembro de 1818, Salford, Lancashire, Inglaterra, Reino Unido - 11 de outubro de 1889, Venda, Cheshire, Inglaterra, Reino Unido) - físico inglês, que contribuiu significativamente para o desenvolvimento da termodinâmica. Ele fundamentou a lei da conservação da energia em experimentos. Estabeleceu a lei que determina o efeito térmico da corrente elétrica. Ele calculou a velocidade de movimento das moléculas de gás e estabeleceu sua dependência da temperatura.

Ele estudou experimentalmente e teoricamente a natureza do calor e descobriu sua conexão com o trabalho mecânico, como resultado, quase simultaneamente com Mayer, chegou ao conceito de conservação universal da energia, que, por sua vez, forneceu a formulação da primeira lei da termodinâmica. Ele trabalhou com Thomson na escala de temperatura absoluta, descreveu o fenômeno da magnetostrição, descobriu a conexão entre a corrente que flui através de um condutor com certa resistência e a quantidade de calor liberada ao mesmo tempo (a lei de Joule-Lenz). Fez uma contribuição significativa para a tecnologia experimento físico, melhorou o design de muitos instrumentos de medição.

A unidade de medida da energia, o joule, recebeu o nome do Joule.

Biografia

Nascido na família de um rico proprietário de uma cervejaria em Salford, perto de Manchester, recebeu educação em casa, além disso, por vários anos seu professor de matemática elementar, os primórdios da química e da física foi Dalton. A partir de 1833 (a partir dos 15 anos) trabalhou numa cervejaria e, paralelamente à educação (até aos 16 anos) e à ciência, até 1854 participou na gestão da empresa, até à sua venda.

Primeiro Estudos experimentais começou já em 1837, interessado na possibilidade de substituir as máquinas a vapor de uma cervejaria por elétricas. Em 1838, por recomendação de um de seus professores, John Davies, cujo amigo íntimo era o inventor do motor elétrico Sturgeon, publicou o primeiro trabalho sobre eletricidade na revista científica Annals of Electricity, organizada no ano anterior por Sturgeon, o trabalho foi dedicado ao dispositivo de um motor eletromagnético. Em 1840 descobriu o efeito da saturação magnética durante a magnetização de ferromagnetos, e durante os anos 1840-1845 estudou experimentalmente fenômenos eletromagnéticos.

Buscando melhores maneiras Medidas correntes elétricas, James Joule em 1841 descobriu a lei que leva seu nome, estabelecendo uma relação quadrática entre a intensidade da corrente e a quantidade de calor liberada por essa corrente no condutor (na literatura russa aparece como a lei de Joule-Lenz, pois em 1842 esta lei foi descoberta independentemente físico russo Lenz). A descoberta não foi apreciada pela Royal Society de Londres, e o trabalho só foi publicado no periódico da Manchester Literary and Philosophical Society.

Sturgeon mudou-se para Manchester em 1840 e dirigiu a Galeria. conhecimento prático Galeria Real Victoria para o Incentivo da Ciência Prática) é uma exposição comercial e instituição educacional, onde em 1841 Joule foi convidado como o primeiro palestrante.

Nos trabalhos do início da década de 1840, ele investigou a questão da viabilidade econômica dos motores eletromagnéticos, inicialmente acreditando que os eletroímãs poderiam ser uma fonte de uma quantidade ilimitada de trabalho mecânico, mas logo se convenceu de que, do ponto de vista prático, motores a vapor eram mais eficientes na época, publicando em 1841 as descobertas de que a eficiência de um motor eletromagnético "ideal" por libra de zinco (usado em acumuladores) era de apenas 20% da de uma máquina a vapor por libra de carvão queimado, sem esconder a desapontamento.

Em 1842, ele descobre e descreve o fenômeno da magnetostrição, que consiste em uma mudança no tamanho e volume de um corpo com uma mudança em seu estado de magnetização. Em 1843, ele formula e publica os resultados finais do trabalho sobre o estudo da liberação de calor em condutores, em particular, mostra experimentalmente que o calor liberado não é de forma alguma retirado do meio ambiente, o que refutou irrevogavelmente a teoria do calórico, os defensores do que ainda permanecia naquela época. No mesmo ano me interessei problema comum proporção quantitativa entre várias forças, levando à liberação de calor, e, tendo chegado à conclusão da existência de uma certa relação entre o trabalho e a quantidade de calor prevista por Mayer (1842), busca proporção numérica entre esses valores está o equivalente mecânico do calor. Durante os anos 1843-1850, ele conduz uma série de experimentos, aprimorando continuamente a técnica experimental e confirmando cada vez o princípio da conservação da energia com resultados quantitativos.

James Prescott Joule é um excelente físico inglês. Ele estudou minuciosamente a natureza da energia térmica e descobriu sua conexão com a corrente elétrica que passa por um condutor. Ele descobriu muitas leis e, em particular, a primeira lei da termodinâmica. Em homenagem ao cientista, a unidade para medir a quantidade de calor gerada é chamada de Joule. O grande cientista também deu uma contribuição inestimável para uso pratico eletricidade. Ele realizou trabalhos para modernizar e melhorar as características de motores elétricos e ímãs.

James Prescott Joule nasceu em 24 de dezembro de 1818 na família de um rico dono de cervejaria. Graças ao bom posição financeira A família James até os 15 anos foi educada em casa em cidade natal Salford. Isso também foi facilitado pelos problemas de saúde do futuro cientista. Depois de tal escola, onde, por sinal, ele conseguiu o suficiente bom conhecimento em matemática, física e química, naturalmente James queria continuar sua educação. No entanto, devido à doença de seu pai, por algum tempo ele foi forçado a administrar a cervejaria da família com seu irmão mais velho.

Em casa, James organizou um laboratório de física e começou a fazer experimentos. Realizando pesquisas sobre o funcionamento dos primeiros motores elétricos, o cientista descobriu que a potência das máquinas elétricas é proporcional ao produto da corrente e da tensão.

Desde 1847, há sete anos, o cientista realiza experimentos para estudar ação térmica corrente elétrica que passa por um condutor. O resultado de seu trabalho foi dependência proporcional a quantidade de calor gerada no condutor, a resistência do próprio material e o quadrado da corrente que flui através dele.

James Prescott Joule, trabalhando com William Thomson, tornou-se essencialmente o progenitor de todos os refrigeradores e unidades de refrigeração. Ele provou que a expansão de um gás sem realizar trabalho leva a uma diminuição significativa em sua temperatura. Este efeito recebeu o nome de ambos os cientistas - o efeito Joule-Thomson.

Em 1850, o cientista foi eleito membro pleno da British Royal Society. E em 1961, seus contemporâneos já batizaram a unidade de trabalho e energia em nome do cientista. sistema internacional SI. Esta é apenas uma ínfima parte da contribuição do cientista, relacionada diretamente ao estudo e desenvolvimento da eletricidade. Sua participação na formação de toda a ciência, incluindo a ciência moderna, é simplesmente inestimável.

James Joule - Bonito pessoa famosa. Todos conhecemos este nome desde aulas da escola física. No entanto, ninguém mergulhou em sua biografia e realizações, e ainda assim sua caminho da vida muito interessante. No artigo vamos considerar biografia detalhada cientista, e também falar sobre o que ele conseguiu.

Infância

James Joule, cuja biografia estamos considerando, nasceu em 1818, em 24 de dezembro. O menino nasceu em uma família rica do proprietário de uma cervejaria localizada em Salford. James foi educado em casa. Seu primeiro professor nos princípios da física, química e matemática elementar foi Dalton. A partir dos 15 anos, o menino trabalhou na fábrica do pai e levou envolvimento direto na sua gestão. Combinou esta atividade com a formação durante o ano.

Primeiros estudos

Quando James Joule se interessou pela ciência? Uma breve biografia do cara conta que ele começou a realizar sua primeira pesquisa em 1837. Então ele estava muito interessado na questão da substituição de motores a vapor por elétricos na cervejaria de seu pai. Um ano depois, o jovem publicou seu primeiro trabalho sobre eletricidade em um dos revistas científicas. Ele foi aconselhado a fazer isso por seu professor John Davis, que, aliás, era amigo íntimo de Sturgeon, que inventou o motor elétrico. A revista em que James Joule foi publicado também era de propriedade de Sturgeon. Em 1840, um jovem pesquisador notou o efeito da saturação magnética ao magnetizar ferroímãs. A partir desse momento até 1845, ele estudou ativamente fenômenos eletromagnéticos experimentalmente.

lei de Joule

O que Joel James Prescott faz a seguir? A breve biografia do homem continua com o fato de que em 1841 ele descobre a lei da relação quadrática entre a força da corrente e o calor que é liberado. Mais tarde, a lei recebeu seu nome, mas a conhecemos como lei de Joule-Lenz, pois em 1842 foi descoberta por um físico descendência alemã da Rússia por Emil Lenz. A descoberta do cientista não foi apreciada em seu verdadeiro valor. A Royal Society de Londres o ignorou, e o trabalho em si foi publicado em um modesto periódico.

Trabalhar como palestrante

Mas para quem James Joule trabalhava? Fatos interessantes sobre este homem é raro, mas sabe-se que ele era um conferencista. Já conhecido por nós, Sturgeon mudou-se para Manchester e lá abriu a Galeria do Conhecimento Prático, onde convidou Joule para ocupar o lugar de conferencista. Surpreendentemente, alguns dos alunos foram ensinados pelo próprio James Joule!

Em suas pesquisas da época, o cientista dedicou muito tempo à questão dos benefícios econômicos dos motores eletromagnéticos. A princípio, ele acreditava que os eletroímãs tinham um grande potencial, mas logo se convenceu pessoalmente de que as máquinas a vapor eram muito mais eficientes. Joule publicou os resultados deste estudo, sem esconder sua própria decepção.

As descobertas do cientista aconteceram muito rapidamente. Já em 1842, ele descreve a magnetostrição, que consiste no fato de os corpos mudarem de tamanho e volume quando graus variantes magnetização. Um ano depois, ele conclui a pesquisa sobre geração de calor em condutores e publica seus resultados. Eles consistiam no fato de que o calor gerado não é retirado de fora. Isso refutou completamente a teoria do calórico, cujos adeptos ainda existiam naquela época.

No período de 1843 a 1850, um homem está envolvido em uma série de estudos, aprimorando sua técnica e confirmando por muitos experimentos a correção do princípio da conservação da energia.

Família

Em 1844, os Joules mudam de residência. No novo local, o homem conhece sua futura esposa, Amelia Grimes. Em 1847, o casal se casou e tiveram uma filha e um filho. Ao mesmo tempo, na casa, Joule se equipa com um laboratório conveniente para experimentos. No entanto, sua felicidade não durou muito, porque em 1854 sua amada esposa morreu.

Descrição geral dos estudos

No final da década de 1840, o trabalho do herói de nosso artigo era universalmente reconhecido. Em 1847, o cientista conhece Thomson, que aprecia muito a técnica experimental de Joule. Então os cientistas começam a cooperar. As ideias de Thomson sobre a teoria cinética molecular foram formadas em grande parte sob a influência das ideias de James. Juntos, os cientistas criam uma escala de temperatura termodinâmica.

Parece que James Joule e suas descobertas não envelhecem, porque já um ano depois ele propõe usar o modelo de gás para analisar a ocorrência de efeitos térmicos com pressão crescente. O modelo de gás Joule consistia em bolas elásticas de tamanho microscópico, que criavam pressão quando tocavam as paredes do vaso. A pesquisa do cientista foi publicada no Philosophical Transactions of the Royal Society a conselho de físico alemão Clausius. Este trabalho proporcionou um enorme impacto sobre a formação e desenvolvimento da termodinâmica, apesar do fato de que mais tarde muitos erros foram encontrados na pesquisa de Joule. Além disso, os experimentos são semelhantes aos realizados por van der Waals na década de 1870 para simular um gás real.

Em 1850, um homem torna-se membro da Royal Society of London. Em estudos realizados em 1851, que dizem respeito à criação Modelo teórico calor como o movimento de pequenas partículas elásticas, o cientista calculou com muita precisão a capacidade calorífica de alguns gases. Um ano depois, junto com seu velho amigo Thomson, ele descreve o fenômeno de uma mudança na temperatura do gás durante o estrangulamento adiabático. Mais tarde, esse efeito foi chamado de Joule-Thomson. Além disso, essa descoberta contribuiu para o surgimento de um novo ramo da ciência natural - a física de baixa temperatura.

Na década de 1850, o pesquisador publicou toda uma série de artigos sobre medições elétricas. Apesar da possibilidade de usar designs modernos, James Joule estava confiante de que somente através de experimentos os resultados mais precisos podem ser obtidos.

Em 1859, um cientista está envolvido em pesquisas propriedades termodinâmicas sólidos. Detecta propriedades não padronizadas da borracha em comparação com outros materiais. Um ano depois, miragens, trovoadas atmosféricas e meteoritos caem no escopo de seus interesses, que ele tenta explicar com ponto científico visão.

Calor equivalente

Desde 1843, o cientista procura o equivalente mecânico do calor. Através de experimentos, ele consegue mostrar que uma certa quantidade de calor pode ser convertida em uma certa quantidade força mecânica. No mesmo ano, publica os resultados da pesquisa e, um ano depois, formula a lei da capacidade calorífica para corpos cristalinos, que é conhecida como a lei de Joule-Kopp. No entanto, a redação exata confirmação experimental Joule introduziu sua lei apenas em 1864.

Depois disso Joule James Prescott, Curta biografia que é descrito acima, dedica-se ao estudo da geração de calor quando um líquido é passado por tubos estreitos. No período de 1847 a 1850, ele consegue derivar o equivalente mecânico de calor mais preciso. Ele usa um calorímetro de metal que instala em um banco de madeira. Neste experimento, ele investigou a quantidade de calor que é liberada durante a rotação devido ao atrito do eixo. Algumas das estimativas do cientista estão muito próximas valores exatos encontrados no século passado.

A luta pela autoria

Na década de 1840, começou uma séria discussão na mídia impressa sobre quem foi o descobridor da lei da conservação da energia entre Mayer e Joule. De fato, Mayer publicou seu trabalho mais cedo, mas ninguém o levou a sério, já que ele próprio era médico de profissão. A lei de James Joule encontrou grande apoio, porque naquela época cientistas como Stokes, Faraday e Thomson apoiaram sua candidatura. Alguns apoiaram abertamente Mayer, enfatizando que ele foi o primeiro a fazer a descoberta, enquanto outros defenderam o direito de autoria de Joule. Ao final, a prioridade da autoria foi deixada para Mayer.

Memória

O físico James Prescott Joule é premiado com a Medalha do Rei. Em 1860 tornou-se presidente da Manchester Literary and Philosophical Society. Além disso, ele possui um LL.D. do Trinity College Dublin, um LL.D. da Universidade de Edimburgo e um Ph.D. lei civil dentro Universidade de Oxford. Em 1866 recebeu a medalha Copley e em 1880 tornou-se o dono da medalha Albert. Após 8 anos, o governo concedeu-lhe uma pensão vitalícia. Joule atuou duas vezes como presidente da British Scientific Association.

Em 1889, uma unidade para medir a quantidade de calor, energia e trabalho recebeu seu nome. Há um monumento ao cientista na Prefeitura de Manchester, localizado em frente ao monumento a Dalton.

James Prescott Joule($ 1818 $ - $ 1889 $) - físico inglês que fez uma contribuição significativa para o desenvolvimento da termodinâmica.

Biografia

Observação 1

Ele era filho de Benjamin Joule, dono de uma cervejaria relativamente grande.
James Joule recebeu sua educação inicial de professores particulares, principalmente por causa de sua má condição saúde. Ele teve problemas com a coluna, mas com o tempo sua condição melhorou, mas ao longo de sua vida o cientista permaneceu curvado, isso se refletiu em seu caráter e contribuiu para sua timidez.

De $ 1834 $ ele estudou com John Dalton em Manchester na Literary and Philosophical Society. Como Dalton, Joule era um forte defensor da teoria atômica, enquanto muitos cientistas desse período ainda eram céticos em relação a ela.

Nos últimos anos, James Joule estudou com John Davis e se interessou por eletricidade, ele e seu irmão experimentaram, choque elétrico, entre si e servos da família.

Observação 2

Realizações científicas

Eletricidade

Observação 3

A ciência era originalmente um hobby para Joule, mas mesmo trabalhando em uma cervejaria, ele começou a explorar possibilidades de substituir caldeiras pelo motor elétrico recém-inventado.

Impulsionado em parte por um desejo de apreciar consequências econômicas tal substituição, concentra-se em medições que podem ser usadas para determinar qual fonte de energia é mais eficiente. Assim, em $1841$, descobriu a lei de Joule, na qual o calor liberado pela ação direta de qualquer corrente galvânica é proporcional ao quadrado da corrente, multiplicado pela resistência do condutor. (A unidade derivada de energia ou trabalho, o Joule, recebeu seu nome.) Joule concluiu que queimar meio quilo de carvão seria mais econômico do que desperdiçar quilos preciosos de zinco em uma bateria elétrica.

Joel tenta apresentar os resultados à Royal Society, mas é confundido com um diletante provinciano.

Em $ 1.843, Joule calculou a quantidade de trabalho mecânico necessário para produzir uma quantidade equivalente de calor. Essa quantidade foi chamada de "equivalente mecânico do calor". Novamente ele apresentou um relatório sobre suas descobertas, desta vez para a Associação Britânica para o Avanço da Ciência. Mais uma vez, a resposta não foi entusiasmada. Vários jornais importantes também se recusaram a publicar artigos sobre o trabalho de Joule.

O trabalho de Joule sobre a relação entre calor, eletricidade e trabalho mecânico foi amplamente ignorado até US$ 1.847. Apenas William Thomson reconheceu que o trabalho de Joule se encaixava em um padrão unificador que já estava começando a surgir na física, e ele aprovou entusiasticamente o trabalho de Joule.

Em $ 1849 $ Joule entregou seu artigo intitulado "On the Mechanical Equivalent of Heat" para a Royal Society, Faraday atuando como seu patrocinador. No ano seguinte, a Royal Society publicou o artigo de Joule.