Джеймс джоуль что сделал
Джеймс джоуль что сделал
Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль родился 24 декабря 1818 года в Солфорде близ Манчестера в семье богатого пивовара. Получил домашнее образование. В течение нескольких лет его учил математике, физике, началам химии известный физик и химик Джон Дальтон, под влиянием которого Джоуль уже в 19 лет начал экспериментальные исследования.
Биография
В 1838 г. в журнале «Анналы электричества» («Annals of Electricity») появилась его статья с описанием электромагнитного двигателя. В 1840 г. он обнаружил эффект магнитного насыщения, в 1842 г. – явление магнитострикции. Под влиянием работ Майкла Фарадея Джоуль обратился к изучению тепловых эффектов тока. Результатом чего стало открытие закона, называющегося теперь законом Джоуля – Ленца (в 1842 г. независимо этот закон был открыт русским физиком Э.Х.Ленцем). Согласно этому закону, количество теплоты, выделяющейся в проводнике с током, пропорционально сопротивлению проводника и квадрату силы тока.
Джоуль Джеймс Прескотт внёс большой вклад в развитие термодинамики. В 1843 г. он занялся новой проблемой: доказательством существования количественного соотношения между «силами» разной природы, приводящими к выделению тепла. Первые его опыты состояли в измерении количества тепла, выделяющегося в сосуде с водой, в котором под действием опускающегося груза вращался электромагнит, а сам сосуд был помещён в магнитное поле. В этих опытах он впервые определил механический эквивалент теплоты (4,2 Дж/кал в современных единицах), а в последующие годы исследовал тепловые эффекты при продавливании жидкости через узкие отверстия (1844), сжатии газа (1845) и т.д. Все эти опыты привели Джоуля к открытию закона сохранения энергии. Впоследствии его именем была названа единица измерения всех видов энергии – механической, тепловой, электрической, лучистой и др.
В 1847 г. Джоуль познакомился с Уильямом Томсоном и исследовал вместе с ним поведение газов в различных условиях. Результатом этого сотрудничества стало открытие эффекта охлаждения газа при медленном адиабатическом протекании его через пористую перегородку (эффект Джоуля – Томсона). Этот эффект используется для сжижения газов. Кроме того, Джоуль построил термодинамическую температурную шкалу. Он рассчитал теплоёмкость некоторых газов. А так же вычислил скорость движения молекул газа и установил ее зависимость от температуры. Обнаружил явление магнитного насыщения при намагничивании ферромагнетиков.
Награды
Среди наград и почестей, которых был удостоен учёный, – золотая медаль Лондонского королевского общества (1852), медаль Копли (1866), медаль Альберта (1880). В 1872 и 1877 гг. Джоуль был избран президентом Британской ассоциации по распространению научных знаний.
Источники:
1. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. М. : Просвещение, 1982. – 448 с.
2. Большая советская энциклопедия. В 30 тт
Джеймс Джоуль
английский физик, член Лондонского королевского общества
Джеймс Джоуль
Джеймс Джоуль внес большой вклад в развитие термодинамики. В своих опытах он впервые определил механический эквивалент теплоты, а в последующие годы исследовал тепловые эффекты при продавливании жидкости через узкие отверстия, сжатии газа и другие. Все эти опыты привели Джоуля к открытию закона сохранения энергии. Впоследствии его именем была названа единица измерения всех видов энергии.
Джеймс Прескотт Джоуль (англ. James Prescott Joule) родился 24 декабря 1818 года в Солфорде близ Манчестера, в семье богатого пивовара. Образование получил домашнее. Несколько лет учился математике, физике, началам химии у известного физика и химика Джона Дальтона. В 19-летнем возрасте Джоуль начал экспериментальные исследования.
В 1838 году в журнале «Анналы электричества» появилась его статья с описанием электромагнитного двигателя. Спустя два года он обнаружил эффект магнитного насыщения, а в 1842 году – явление магнитострикции.
Под влиянием работ Майкла Фарадея Джоуль обратился к изучению тепловых эффектов тока, результатом чего стало открытие закона, называющегося теперь законом Джоуля – Ленца (в 1842 году русский физик Ленц независимо от Джоуля открыл этот закон).
Среди наград и почестей, которых Джоуль был удостоен, – золотая медаль Лондонского королевского общества (в 1852 году), медаль Копли (1866 год), медаль Альберта (в 1880 году).
Джеймс Джоуль умер 11 октября 1889 года на 71-м году жизни в Чешире (Англия).
Джеймс Джоуль
Официально:
Джеймс Прескотт Джоуль. 24 декабря 1818 – 11 октября 1889. Английский физик. Внес значительный вклад в становление термодинамики. Опытно обосновал закон сохранения энергии. Именем Джоуля назвали единицу измерения работы и энергии в системе СИ.
Неофициально:
1. Джоуль – ровесник Ивана Тургенева, то есть родился в 1818 году. Добавим, что в самый сочельник, 24 декабря. Семья была небедной и владела пивоваренным заводом в городке Солфорде близ Манчестера – за это теперь Джоуля называют самым известным физиком среди пивоваров.
2. В детстве у Джеймса обнаружились проблемы с позвоночником. Болезненный мальчик не мог бегать со сверстниками, а потому увлекся исследованием мира. Обеспеченный папа дал сыну прекрасное домашнее образование – математике, химии и физике Джоуля обучал известный ученый Джон Дальтон.
3. Джоуль благодарно признавал, что Дальтон сыграл главную роль в его решении заняться наукой. «Именно в результате его преподавания у меня появилось желание увеличить запас моих знаний с помощью оригинальных исследований».
4. Под влиянием физика и химика Дальтона сын пивовара и сам пивовар уже в девятнадцать лет начал ставить эксперименты по физике. Впрочем, трудится на семейном заводе он начал еще раньше – пятнадцати лет.
5. Двадцати трех лет, в 1841 году он доказал, что теплота, выделяемая проводником при прохождении электрического тока, пропорциональна квадрату силы тока и сопротивлению проводника. Независимо от Джоуля этот закон открыл русский физик Эмилий Христианович Ленц, поэтому в наших учебниках физики его называют законом Джоуля-Ленца.
6. Еще через пару лет все еще молодой Джоуль открыл второй закон, носящий его имя: закон Джоуля утверждает, что внутренняя энергия идеального газа, зависит только от его температуры и не зависит от объема.
7. В семействе Джоулей трепетно относились к увлечениям отпрыска. В 1844 году семья переехала в новый дом, где для Джеймса оборудовали специальную лабораторию.
8. В 1947 году Джеймс Джоуль женился на Амалии Граймс. Пара отправилась в свадебное путешествие во Францию в Шамони, но и там влюбленный Джоуль продолжал свои опыты: вместе с Уильямом Томсоном он измеряли разность температур между дном и верхней точкой местного водопада.
9. Брак Джоуля был счастливым, но недолгим: в 1854 году Джоуль остался вдовцом с двумя малыми детьми на руках.
10. Списком открытий Джоуля можно занять десяток строчек, но первым пунктом во всех энциклопедиях значится экспериментальное обоснование закона сохранения энергии. Для тех, кто не помнит, первое начало термодинамики, как по-другому называют закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам, в самой простой формулировке звучит так: невозможно существование вечного двигателя, который совершает работу, не черпая энергию из какого-то источника.
11. Лавры открытия первого начала термодинамики делят с Джоулем физик и врач Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц и врач Юлиус Роберт фон Майер. Гельмгольц признавал приоритет Майера, но к публикации врача по специальности физическое сообщество не отнеслось всерьёз. Нынче всем воздали по заслугам, а то, что Джоуль первым подтвердил принцип сохранения энергии количественными результатами, не оспаривается никем.
12. Со временем Джеймс Джоуль продал свой пивоваренный завод и всецело посвятил себя науке. За семьдесят полных лет жизни он опубликовал без малого сотню научных работ, большая часть которых ныне признана классическими, сделался членом Лондонского королевского общества и доктором права Эдинбургского и Лейденского университета.
13. В год его кончины – 1889-й – Второй международный конгресс электриков сделал Джоуля именем нарицательным: он ввел джоуль в абсолютные практические электрические единицы в качестве единицы работы и энергии электрического тока.
14. Несмотря на то, что среди его работ множество связанных с электричеством, Джоуль считал, что электродвигатели никогда не вытеснят лошадь. Его резоны были просты, как ржание: стоимость цинка, расходуемого в батареях, больше стоимости овса, который съест лошадь, выполняющая ту же работу
15. В последние годы жизни Джоуль тяжко болел. Похоронили его вовсе не в Вестминстерском аббатстве как думают те, кто видел там памятник Джоулю в северном проходе хоров. Джоуль покоится на кладбище в Манчестере, и на надгробном памятнике выбито число 772,55. Это полученное в эксперименте 1878 года значение механического эквивалента тепла. Такую работу, выраженную в футо-фунтах, надо будет потратить, чтобы поднять температуру одного фунта воды с 60 до 61 градуса по Фаренгейту на уровне моря.
16. В Манчестерской ратуше Джоулю поставили памятник. Мраморная скульптура работы Альфреда Гильберта стоит напротив памятника Джону Дальтону, так что ученик и учитель и после смерти неразлучны.
Выдающийся физик Джеймс Джоуль: биография, достижения, награды и интересные факты
Детские годы
Джеймс Джоуль, биографию которого мы рассматриваем, появился на свет в 1818 году, 24 декабря. Мальчик родился в богатой семье хозяина пивоваренного завода, располагавшегося в Солфорде. Джеймс получал образование на дому. Первым его учителем по началам физики, химии и элементарной математики был Дальтон. С 15-летнего возраста мальчик работал на заводе отца и принимал непосредственное участие в управлении им. Эту деятельность он совмещал с обучением в течении года.
Первые исследования
Когда начал интересоваться наукой Джеймс Джоуль? Краткая биография парня рассказывает о том, что свои первые исследования он начал проводить в 1837 году. Тогда его очень интересовал вопрос замены паровых машин на электрические на пивоваренном заводе отца. Уже через год молодой человек опубликовал свою первую работу по электричеству в одном из научных журналов. Посоветовал ему это сделать его учитель Джон Дэвис, который, кстати, являлся близким другом Стерджена, изобретшего электродвигатель. Журнал, в котором печатался Джеймс Джоуль, тоже принадлежал Стерджену. В 1840 году молодой исследователь при намагничивании ферромагнетиков заметил эффект магнитного насыщения. С этого момента и вплоть до 1845 года активно изучал электромагнитные явления экспериментальным путем.
Закон Джоуля
Работа лектором
Но кем же работал Джеймс Джоуль? Интересные факты про этого человека редкость, но известно, что он был лектором. Уже известный нам Стерджен переехал в Манчестер и открыл там Галерею практических знаний, куда и пригласил Джоуля на место лектора. Удивительно, некоторых студентов обучал сам Джеймс Джоуль!
В своих исследованиях того времени ученый много времени уделял вопросу об экономической выгоде электромагнитных двигателей. Сначала он считал, что электромагниты имеют огромные возможности, но вскоре лично убедился в том, что паровые машины куда эффективнее. Результаты этого исследования Джоуль опубликовал, не скрывая собственного разочарования.
Открытия ученого происходили очень быстро. Уже в 1842 году он описывает магнитострикцию, которая заключается в том, что тела меняют свои размеры и объемы при разной степени намагниченности. Через год он заканчивает исследования по поводу тепловыделения в проводниках и публикует свои результаты. Они заключались в том, что выделяемое тепло берется не извне. Это полностью опровергало теорию теплорода, приверженцы которой тогда еще существовали.
В период с 1843 по 1850 год мужчина занимается проведением ряда исследований, совершенствуя свою технику и подтверждая многими опытами верность принципа сохранения энергии.
Семья
В 1844 году Джоули меняют место жительства. На новом месте мужчина знакомится со свей будущей женой Амелией Граймс. В 1847 году пара сочетается браком, и у них рождается дочь и сын. В это же время в доме Джоуль оборудует себе удобную лабораторию для проведения опытов. Однако счастье его длилось недолго, потому что в 1854 году любимая жена умирает.
Общее описание исследований
К концу 1840-х годов работы героя нашей статьи получают всеобщее признание. В 1847 году ученый знакомится с Томсоном, который высоко оценивает экспериментальную технику Джоуля. Далее ученые начинают сотрудничать. Представления Томсона о молекулярно-кинетической теории сформировались во многом под влиянием идей Джеймса. Вместе ученые создают термодинамическую температурную шкалу.
Кажется, что Джеймс Джоуль и его открытия не стареют, ведь уже спустя год он предлагает использовать модель газа для анализа возникновения тепловых эффектов при повышении давления. Модель газа Джоуля состояла из упругих шариков микроскопического размера, которые создавали давление при касании стенок сосуда. Исследования ученого были опубликованы в «Философских трудах Королевского общества» по совету немецкого физика Клаузиуса. Эта работа оказала огромное влияние на становление и развитие термодинамики, несмотря на то, что позже в исследованиях Джоуля была найдено множество ошибок. Кроме того, эксперименты похожи на те, которые в 1870-х годах проводил Ван-дер-Ваальс для моделирования реального газа.
В 1850-е годы исследователь публикует целую серию статей, посвященных электрическим измерениям. Несмотря на возможность использования современных конструкций, Джеймс Джоуль был уверен в том, что только путем эксперимента можно получить самые точные результаты.
В 1859 году ученый занимается исследованием термодинамических свойств твердых тел. Обнаруживает нестандартные свойства каучука в сравнении с другими материалами. Через год в сферу его интересов попадают миражи, атмосферные грозы и метеориты, которые он пытается объяснить с научной точки зрения.
Эквивалент тепла
После этого Джоуль Джеймс Прескотт, краткая биография которого изложена выше, посвящает себя исследованию тепловыделения при пропускании через узкие трубки жидкости. В период с 1847 по 1850 год ему удаётся вывести максимально точный механический эквивалент тепла. Он используется металлический калориметр, который устанавливает на деревянной скамейке. В этом опыте он исследовал количество теплоты, которые выделяется при вращении из-за трения оси. Некоторые оценки ученого очень близки к точным значениям, которые были найдены в прошлом веке.
Борьба за авторство
В 1840-х годах в печатных изданиях развернулась нешуточная дискуссия о том, кто же является открывателем закона сохранения энергии, между Майером и Джоулем. Фактически Майер опубликовал свою работу раньше, но к ней никто не отнесся серьезно, так как по профессии он сам был доктором. Закон Джеймса Джоуля нашел большую поддержку, ведь его кандидатуру на то время поддерживали такие ученые, как Стокс, Фарадей и Томсон. Некоторые открыто поддерживали Майера, акцентируя внимание на том, что он первый сделал открытие, другие же защищали право на авторство Джоуля. В конце концов приоритет авторства оставили Майеру.
Память
Физик Джеймс Прескотт Джоуль награжден Королевской медалью. В 1860 году стал президентом Манчестерского литературного и философского общества. Кроме того, имеет научные степени доктора права дублинского Тринити-колледжа, доктора права в Эдинбургском университете и доктора гражданского права в Оксфордском университете. В 1866 году получил медаль Копли, а в 1880 году сталь обладателем медали Альберта. Через 8 лет правительство назначило ему пожизненную пенсию. Джоуль дважды становился президентом Британской научной ассоциации.
В 1889 году его именем была названа единица измерения количества теплоты, энергии, работы. В ратуше Манчестера есть памятник ученому, который расположен напротив памятника Дальтону.
В 1970 году имя Джоуля было присвоено кратеру на обратной стороне Луны.
Биография Джеймса Прескотта Джоуля
Джеймс Прескотт Джоуль — английский физик, который занимался изучением природы тепла и открыл взаимосвязь тепла и механической работы.
Детство и юность
Джеймс Джоуль родился 24 декабря 1818 года в Манчестере, Англия. Он был одним из пяти детей у своих родителей — отца Бенджамина Джоуля, зажиточного пивовара, и матери, Элис Прескотт Джоуль, дочери Джона Прескотта из Уигана.
Джеймс Джоуль был слабым и болезненным, из-за чего не мог посещать школу как все дети его возраста и получил своё начальное образование от своей тёти на дому.
В детстве ему очень нравилось электричество и электрические эффекты; он проводил испытания дома, и в один из таких экспериментов из-за собственной невнимательности он ударил током одного из слуг, который от электрического удара потерял сознание.
С ухудшением здоровья своего отца, Джеймс, которому на тот момент было всего 15 лет, и его старший брат Бенджамин были вынуждены начать работать на пивоварне. В это же время он учился у Джона Дальтона, известного английского химика.
Карьера
В 1838 году, в возрасте девятнадцати лет, Джоуль сконструировал электромагнитный двигатель.
В 1840 году он заменил паровые двигатели, используемые на пивоварне его отца, на новые — электрические, ради научного и экономического эксперимента, так как хотел добиться большей эффективности.
В 1841 году он провёл эксперимент по установлению зависимости между током, сопротивлением и выделяемым ими теплом в проводнике. Этот эксперимент получил название первого закона Джоуля (в русскоязычной терминологии — закон Джоуля-Ленца).
В 1845 году Джоуль показал миру эксперимент с гребным колесом, который помог ему понять идею сохранения энергии. Он говорил, что во время эксперимента механическая энергия превращается в тепло. Позже на базе этого открытия появился закон сохранения энергии.
В 1847 году, на одном из его докладов, он познакомился с Уильямом Томсоном, с которым совместно работал над несколькими исследованиями по тепловым эффектам. Вместе они представили миру эффект Джоуля-Томсона и абсолютную термодинамическую шкалу.
Основные работы
Джоуль изучал природу тепла и установил взаимосвязь тепла и механической работы.
Впоследствии эти изыскания получили название закона сохранения энергии, который затем был использован для формулировки первого закона термодинамики.
На базе этих научных исследований Джоуль сформулировал свой первый закон, в котором говорится о взаимодействии прохождения электрического тока через проводник и определённом количестве выделяемого вследствие этого тепла.
Закон гласит: тепло, которое выделяется вследствие генерации гальванического тока пропорционально квадрату интенсивности этого тока, умноженному на устойчивость к проводимости.
Его совместные работы с Уильямом Томсоном привели к выдающемуся открытию, известному как эффект Джоуля-Томсона. Эффект описывает изменение температуры газа или жидкости, которые проходят через изолированный от внешнего окружения клапан.
Совместно с Томсоном Джоуль также работал над абсолютной термодинамической шкалой, которая известна как шкала температур Кельвина, названная в честь Уильяма Томсона, который носил титул лорда Кельвина.
Награды и достижения
В 1852 году Джоуль получил медаль Королевского научного общества за публикацию работы с названием «О механическом эквиваленте тепла».
В 1860 году он был выбран президентом Манчестерского литературного и философского сообщества. Он также был президентом Британской ассоциации продвижения науки с 1872 по 1887 годы.
В 1880 году он получил медаль «Альберта» Королевского общества покровительства искусствам за установление взаимосвязи между теплом, электричеством и механической работой.
В честь Джеймса Джоуля в северной части Вестминстерского аббатства построен мемориал, а в Манчестерском здании муниципалитета установлена статуя.
Личная жизнь и наследие
В 1847 году Джоуль женился на Амелии Граймс, дочери Джона Граймса, который был руководителем таможни в Ливерпуле. У пары родилось двое детей — Бенджамин Артур и Элис Амелия.
В 1854 году его жена и сын погибли, а он до конца своей жизни прожил вдовцом, работая без устали.
Британское правительство назначило Джоулю пожизненную пенсию размером в 215 фунтов-стерлингов за его работу и достижения.
Его уникальные достижения в отрасли энергии и её аспектах до сих пор являются основой для многих исследователей.
Унифицированная единица подсчёта энергии и тепла системы СИ была названа в его честь.
Джеймс Джоуль умер после продолжительной болезни 11 октября 1889 года в Сейле, Англия.