Pengine hakuna mtu ambaye halijui jina James Joel. Ugunduzi wa mwanafizikia huyu unatumika kote ulimwenguni. Mwanasayansi alichukua njia gani? Alifanya uvumbuzi gani?
Maisha ya mwanafizikia bora
James Joule alizaliwa tarehe 24 Desemba 1818. Wasifu wa mwanafizikia wa siku zijazo huanza katika mji wa Kiingereza wa Salford, katika familia ya mmiliki aliyefanikiwa wa kiwanda cha bia. Elimu ya kijana ilifanyika nyumbani, kwa muda alifundishwa fizikia na kemia na John D alton. Shukrani kwake, mwanafizikia wa Kiingereza alipenda sayansi.
Joule hakuwa na afya njema, alitumia muda mwingi nyumbani, akifanya majaribio ya kimwili na majaribio. Tayari akiwa na umri wa miaka 15, kwa sababu ya ugonjwa wa baba yake, ilibidi asimamie kiwanda cha bia na kaka yake. Kufanya kazi katika kiwanda cha baba yake hakukumpa nafasi ya kwenda chuo kikuu, kwa hiyo James Joule alijitolea kabisa katika maabara ya nyumbani kwake.
Kuanzia 1838 hadi 1847, mwanafizikia huyo alisoma kikamilifu umeme na kufanya maendeleo yake ya kwanza ya kisayansi. Katika Annals of Electricity, alichapisha makala kuhusu umeme, na mwaka wa 1841 akagundua sheria mpya ya kimwili, ambayo sasa ina jina lake.
Mnamo 1847, Joule aliingia katika ndoa yake ya kwanza na ya pekee na Amelia Grimes. Hivi karibuni wamepataAlice Amelia na Benjamin Arthur wanazaliwa. Mnamo 1854, mkewe na mtoto wake walikufa. Joule mwenyewe anafariki mwaka 1889 huko Uingereza, katika jiji la Sale.
Katika maisha yake yote, alichapisha karatasi zipatazo 97 za fizikia, baadhi zikiandikwa kwa pamoja na wanasayansi wengine: Lyon, Thomson, n.k. Kwa mafanikio bora ya kisayansi na sheria zilizogunduliwa za fizikia, alitunukiwa medali kadhaa na kupokea tuzo. pensheni ya maisha kutoka kwa serikali ya Uingereza ya kiasi cha takriban pauni 200.
Kazi na majaribio ya kwanza
Huku akiangalia injini za stima katika kiwanda cha bia cha baba yake, James Joule aliamua kubadilisha na kuweka za umeme kwa ufanisi. Mnamo 1838, alichapisha nakala katika jarida la kisayansi ambalo anaelezea kifaa cha injini ya sumakuumeme aliyovumbua. Mnamo 1840, motors mpya za umeme zilionekana kwenye kiwanda cha bia, na mwanafizikia aliendelea kusoma umeme wa sasa na kutolewa kwa joto. Baadaye ilibainika kuwa injini za stima zilikuwa na ufanisi zaidi.
Wakati wa majaribio, Joule huunda vipima joto vinavyoweza kupima halijoto kwa usahihi wa digrii 1/200. Hii inamruhusu kuzama zaidi katika utafiti wa athari ya joto ya sasa. Mnamo 1840, kutokana na uchunguzi zaidi, mwanafizikia hugundua athari ya kueneza kwa sumaku. Katika mwaka huo huo, alituma kwa Royal Scientific Society kazi "Juu ya malezi ya joto kwa njia ya sasa ya umeme." Makala hayakukadiriwa. Jarida la Manchester Literary and Philosophical Journal pekee ndilo lililokubali kuichapisha.
Sheria ya Joule-Lenz
Bila kutambuliwa na Jumuiya ya Wanasayansi ya London, nakala hiyo baadaye iligeuka kuwa moja ya mada kuu.mafanikio ya mwanasayansi. Katika makala hiyo, James Joule alizungumzia uhusiano kati ya nguvu za sasa na kiasi cha joto iliyotolewa. Alisema kuwa kiasi cha joto kinachotolewa katika kondakta kinalingana moja kwa moja na upinzani wa kondakta, mraba wa nguvu na wakati wa kupita kwa sasa.
Wakati huo, nadharia kama hiyo ilitengenezwa na Emilius Lenz. Ukweli kwamba conductivity ya conductor ya chuma inategemea joto iligunduliwa na mwanafizikia wa Kirusi nyuma mwaka wa 1832. Ili kuamua kwa usahihi hali ya joto katika kondakta, mwanasayansi aligundua chombo maalum ambacho pombe ilimwagika. Waya ambayo mkondo ulipitishwa ulipunguzwa ndani ya chombo. Kisha, ilifuatiliwa muda gani pombe hiyo ingewaka. Joule James Prescott alitumia njia sawa, lakini alitumia maji kama kioevu.
Matokeo ya miaka mingi ya utafiti Lenz iliyochapishwa tu mnamo 1843, lakini katika maandishi yake kulikuwa na uhalali sahihi zaidi wa kisayansi kuliko ule wa Joule, ambaye kazi yake mwanzoni haikutaka hata kuchapishwa. Kwa kuzingatia ubora wa Joule na hesabu kamili za Emil Lenz, iliamuliwa kutaja sheria baada ya zote mbili. Baada ya muda, sheria ya Joule-Lenz iliweka msingi wa thermodynamics.
Magnetostriction
Sambamba na sifa za mkondo wa umeme, James Joule hutafiti matukio ya sumaku. Mnamo 1842, anaona kwamba chuma hubadilika kwa ukubwa chini ya ushawishi wa mawimbi ya magnetic. Fimbo za chuma zikiwekwa kwenye uga wa sumaku, urefu wake utakuwa mrefu kidogo.
Jumuiya ya wanasayansi ilitilia shaka kuwepo kwa uvumbuzi wowote hapa. Mabadiliko ya ukubwa wa vijiti yalikuwaisiyo na maana sana hivi kwamba jicho la mwanadamu halingeweza kuikamata. Lakini mwanafizikia alibuni mbinu maalum ambayo alipata ushahidi wa kuona.
Baadaye ikawa kwamba metali nyingine pia zina athari hii, na jambo lenyewe liliitwa magnetostriction. Sasa, maombi mengi yamepatikana kwa ugunduzi wa Joule. Kwa mfano, metali za sumaku hutumika kama nyenzo ya mwongozo wa mawimbi ya kupima kiwango cha maji kwenye mizinga. Jambo hili pia hutumika kutengeneza vitambulisho katika mifumo ya kuzuia wizi.
Majaribio ya gesi
Katika miaka ya 40, James Joule alisoma kikamilifu sifa za gesi, yaani, matukio yanayohusiana na upanuzi na mkazo wake. Alifanya majaribio na upanuzi wa gesi adimu, huku akithibitisha kuwa nishati yake ya ndani haitegemei kiasi. Ni halijoto ya gesi pekee.
Mnamo 1848, Joule alipima kasi ya molekuli za gesi kwa mara ya kwanza katika historia ya fizikia. Uzoefu huu ulikuwa kazi ya mapema juu ya nadharia ya kinetic ya gesi, ikitoa msukumo wa utafiti zaidi katika eneo hili. Kazi ya Joule baadaye iliendelea na Mskoti James Maxwell.
Kwa mchango mkubwa wa kisayansi kwa heshima ya mwanafizikia wa Kiingereza, kitengo cha kazi ya kupimia, kiasi cha joto na nishati, Joule, kilipewa jina.
Joule na Thomson
William Thomson alikuwa na athari kubwa kwa shughuli za Joule na kutambuliwa kwake katika ulimwengu wa sayansi. Wanasayansi hao walikutana mwaka wa 1847 wakati Joule alipowasilisha ripoti ya vipimo vya kimitambo sawa na joto kwa Jumuiya ya Wanasayansi ya Uingereza.
Kabla ya Thomson Joule haikuchukuliwa kwa uzito katika duru za kisayansi. Nani anajua, labda tusingalijua sheria za fizikia alizogundua ikiwa William Thomas hangeeleza umuhimu wao kwa "wapuuzi" wa jamii ya Waingereza.
Pamoja, wanafizikia walichunguza sifa za gesi, na kugundua kuwa gesi hupozwa wakati wa kusukuma kwa adiabatic. Hiyo ni, joto la gesi (au kioevu) hupungua wakati wa kifungu kupitia orifice (valve pekee). Jambo hilo linaitwa athari ya Joule-Thomson. Sasa jambo hili linatumika kupata halijoto ya chini.
Wanasayansi pia walifanya kazi kwenye kipimo cha thermodynamic, kilichopewa jina la Lord Kelvin, ambalo lilikuwa la William Thomson.
ungamo la James Joule
Umaarufu na kutambuliwa bado vilimpata mwanafizikia wa Kiingereza. Katika miaka ya 1950, alikua mwanachama wa Jumuiya ya Kifalme ya London na akatunukiwa nishani ya Kifalme. Mnamo 1866 alipokea medali ya Copley na baadaye medali ya Albert.
Mara kadhaa Joule alikua Rais wa Jumuiya ya Kisayansi ya Uingereza. Alitunukiwa digrii za Udaktari wa Sheria kutoka Chuo cha Dublin, Edinburgh na Vyuo Vikuu vya Oxford.
Kuna sanamu kwa heshima yake katika Ukumbi wa Jiji la Manchester na ukumbusho huko Westminster Abbey. Kuna kreta ya James Joule upande wa mbali wa Mwezi.
Hitimisho
Mwanasayansi maarufu, ambaye jina lake limepewa sheria za fizikia na vitengo vya vipimo, hakuweza kufikia utambuzi. Shukrani kwakeuvumilivu na kazi, hakuacha kabla ya kushindwa nyingi. Mwishowe, alithibitisha haki ya mahali pake chini ya jua, au angalau kwenye shimo la mwezi.
