Джеймс Прескот Джоуль

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Джеймс Прескотт Джоуль

джоуль фізик газ вчений

Джоуль вивчав природу тепла і визначив кількість теплоти, що виділяється при механічній роботі. Це привело його до відкриття закону збереження енергії і, врешті, до формулювання першого закону термодинаміки. Разом із лордом Кельвіном він працював над розробкою абсолютної шкали температури. Йому також належить визначення кількості теплоти, що виділяється при проходженні струму через провідник (закон Джоуля-Ленца). Досліджував магнітострикцію.

На його честь названа одиниця вимірювання енергії - Джоуль, що застосовується у міжнародній системі СІ.

Народився в Солфорді поблизу Манчестера 24 грудня 1818. До 15-ти років Джоуль виховувався в сім'ї батька, багатого пивовара, і здобув домашню освіту. Протягом декількох років його вчив математиці, фізиці, початкам хімії відомий фізик і хімік Джон Дальтон, під впливом якого Джоуль вже в 19 років почав експериментальні дослідження. Саме Дальтон прищепив Джоулю любов до науки і пристрасть до збору і осмислення чисельних даних, на яких засновані наукові теорії і закони. На жаль, математична підготовка Джоуля була слабкою, що надалі дуже заважало йому в дослідженнях і, можливо, не дало йому зробити ще значніші відкриття.

У 1838 в журналі «Аннали електрики» («Annals of Electricity») з'явилася його стаття з описом електромагнітного двигуна, в 1840 він виявив ефект магнітного насичення, в 1842 - явище магнітострикції.

У Джоуля не було ніякої професії і ніякої роботи, окрім допомоги в управлінні заводом батька. Аж до 1854, коли завод нарешті був проданий, Джоуль працював на ньому і уривками, ночами, займався своїми дослідами. Після 1854 року у Джоуля з'явилися і час, і кошти, щоб побудувати у власному будинку фізичну лабораторію і повністю присвятити себе експериментальній фізиці. Пізніше Джоуль мав матеріальні труднощі і для продовження досліджень звернувся по фінансову допомогу до королеви Вікторії.

Протягом 1837-1847 рр. Джоуль весь вільний час присвятив різноманітним експериментам з перетворення різних форм енергії - механічної, електричної, хімічної, - в теплову енергію. Він розробив термометри, що вимірювали температуру з точністю до однієї двохсотої градуса, що дозволило йому проводити вимірювання з найкращою для того часу точністю. Під впливом робіт Фарадея Джоуль звернувся до вивчення теплових ефектів струму, результатом чого стало відкриття закону, що називається тепер законом Джоуля. Згідно цього закону, кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом, пропорційна опору провідника і квадрату сили струму.

У 1843 Джоуль зайнявся новою проблемою: доказом існування кількісного співвідношення між «силами» різної природи, що приводять до виділення тепла. Перші його досліди полягали у вимірюванні кількості тепла, що виділяється в судині з водою, в якій під дією вантажу, що опускається, обертався електромагніт, а сама судина була поміщена в магнітне поле. У цих дослідах він вперше визначив механічний еквівалент теплоти (4,5 Дж/кал в сучасних одиницях), а в подальші роки досліджував теплові ефекти при продавлюванні рідини через вузькі отвори (1844), стисненні газу (1845) тощо. Всі ці досліди привели Джоуля до відкриття закону збереження енергії. Згодом його ім'ям була названа одиниця вимірювання всіх видів енергії - механічної, теплової, електричної, випромінення і інші.

У червні 1847 року Джоуль представив доповідь на зборах Британської асоціації учених, в якій він повідомив про найточніші вимірювання механічного еквівалента теплоти. Доповідь стала поворотним пунктом в його кар'єрі. У 1850 Джоуль був вибраний членом Лондонського королівського товариства. Він став одним з авторитетніших учених свого часу, володарем багатьох титулів і нагород. Королева звела його в рицарську гідність.

У 1847 Джоуль познайомився з В. Томсоном і досліджував разом з ним поведінку газів в різних умовах. Результатом цієї співпраці стало відкриття ефекту охолоджування газу при повільному адіабатичному протіканні його через пористу перегородку (ефект Джоуля - Томсона). Цей ефект використовується для зрідження газів. Крім того, Джоуль побудував термодинамічну температурну шкалу, розрахував теплоємність деяких газів, обчислив швидкість руху молекул газу і встановив її залежність від температури.

У 1854 році Джоуль продає завод, що залишився йому від батька, і цілком присвячує себе науці. Невтомно працюючи все в тій же області, Джоуль до смерті обнародував 97 вчених робіт, з яких близько 20 зроблені в співтоваристві з В. Томсоном і Л. Плефером; більшість з них стосується застосування механічної теорії тепла до теорії газів, молекулярної фізики і акустики і належать до класичних робіт з фізики.

Джоуль був членом Лондонського королівського товариства, почесні звання Honoris causa Трініті коледж в Дубліні (1857), Оксфордського університет (1861), доктором h.c. Едінбурзького (1871) і Лейденського (1875) університетів; у 1878 році йому призначена була урядом довічна пенсія в 200 фунтів.

Твори Джоуля зібрані в «Scientific papers by J.P. Joule» (2 т., Лондон, 1884-87) і перекладені в 1872 році Шпренгелем на німецьку мову.

Серед нагород і почестей, яких був удостоєний учений, - золота медаль Королівського товариства (1852), медаль Коплі (1866), медаль Альберта (1880). У 1872 і 1877 Джоуль був вибраний президентом Британської асоціації з розповсюдження наукових знань.

Помер Джоуль в Сейлі 11 жовтня 1889.

Размещено на Allbest.ru