Сообщение на тему жизнь и деятельность джоуля

Обновлено: 05.07.2024

биография

Джеймс Прескотт Джоуль был сыном Бенджамина Джоуля ( 1784–1858 ) , владельца пивоварни. Обладая застенчивым и скромным характером, он посещал частные уроки физики и математики в собственном доме, его учителем был британский химик Джон Далтон ; Эти занятия он совмещал со своей профессиональной деятельностью, работая с отцом на винокурне, которым ему удалось управлять. Далтон вдохновил его на научные исследования и провел свои первые эксперименты в лаборатории рядом с пивоварней, во время обучения в Манчестерском университете . [ 2 ] Он получил только два года образования по арифметике и геометрии до того, как Далтону пришлось уйти на пенсию из-за инсульта . Тем не менее, Далтон оказал влияние на Джоуля, как и его соратники, химик Уильям Генри и манчестерские инженеры Питер Юарт и Итон Ходжкинсон . Позже Джоуль получил образование у Джона Дэвиса . Джоуль был очарован электричеством . Он и его брат испытали на себе шокирование друг друга и слуг семьи. [ 3 ]

Джоуль стал менеджером пивоварни и работал до тех пор, пока бизнес не был продан в 1854 году . Наука была его хобби, но вскоре он начал исследовать возможность замены паровой машины пивоварни на недавно изобретенный электродвигатель . У Джоуля была комната в отцовском доме, которую он использовал как лабораторию; Именно там он начал свои первые электрические и магнитные эксперименты. [ 4 ] В 1838 году он опубликовал свои первые научные статьи об электричестве в Annals of Electricity , научном журнале , основанном и редактируемом партнером Дэвиса. Уильям Стерджен . Он открыл закон Джоуля в 1840 году [ 5 ] и попытался произвести впечатление на Королевское общество , но обнаружил, не в последний раз, что его считают простым провинциальным новичком. Когда Стерджен переехал в Манчестер в 1840 году, он и Джоуль стали центром круга интеллигенции в городе. Они оба разделяли убеждение, что наука и теология должны быть интегрированы. Джоуль преподавал в Королевской галерее практических наук Стерджена . [ 3 ]

Он обнаружил, что сжигание фунта угля в паровой машине производит в пять раз больше работы, чем потребление фунта цинка в ячейке Grove Cell [ примечание 1 ] , одной из самых первых электрических батарей . [ 6 ] Стандартной единицей работы Джоуля была способность поднять один фунт на высоту одного фута , то есть фут-фунт . [ примечание 2 ] [ 3 ]

Тем не менее, интерес Джоуля сместился с чисто финансового интереса к тому, сколько работы можно извлечь из одного источника, к спекуляциям о преобразовании энергии . В 1843 году он опубликовал результаты своих экспериментов, которые показали, что эффект нагрева, который он количественно оценил в 1841 году, был вызван выделением тепла в электрическом проводнике , а не его передачей от другой части оборудования. [ 7 ] Это был прямой вызов теории калорийности , которая утверждала, что тепло не может быть создано или уничтожено. Теория калорийности доминировала в науке о тепле с тех пор, как Антуан Лавуазье представил его в 1783 году . Престиж Лавуазье и практический успех Сади Карно паровоза теории калорийности от 1824 дала молодому Джоуля, работая за пределами научных кругов и техники, трудного пути к путешествий. Сторонники калорийной теории указали на симметрию эффекта Пельтье-Зеебека, чтобы подтвердить, что тепло и ток могут быть преобразованы, по крайней мере приблизительно, обратимым процессом . [ 3 ]

В июне 1844 года его отец переехал из Пендлбери в Уолли-Рейндж и построил лабораторию для своего сына рядом с домом. [ 4 ] Джоуль имел тесные отношения с Манчестерским литературным и философским обществом . 25 января 1842 г. он стал членом общества, в 1844 г. он был назначен библиотекарем, в 1846 г. - почетным секретарем, в 1851 г. - вице-президентом и, наконец, в 1860 г. он впервые стал президентом общества. [ 4 ]

Механический эквивалент тепла

В своей работе 1845 года Джоуль писал:

. механическая работа, возникающая при вращении магнитоэлектрической машины, преобразуется в тепло , создаваемое прохождением индуктивных токов через ее катушки ; и, с другой стороны, подвижная сила магнитоэлектрического двигателя достигается за счет тепла из-за химических реакций батареи, которая заставляет его работать. [ 8 ]

Более поздние эксперименты и измерения Джоуля привели его к расчету, что механический эквивалент тепла составляет 838 фут-фунтов, чтобы поднять температуру фунта воды на один градус по Фаренгейту . [ 9 ] Он объявил о своих результатах на заседании химического отделения Британской ассоциации развития науки в Корке в 1843 году, но был встречен молчанием, чтобы получить ответ.

Джоуль не унывал и начал искать чисто механическую демонстрацию превращения работы в тепло. Пропустив воду через перфорированный цилиндр, он смог измерить небольшое вязкое нагревание жидкости. Он получил механический эквивалент 770 фут-фунтов / UTB (4,14 Дж / кал). Тот факт, что значения, полученные как электрическими, так и чисто механическими средствами, соответствовали по крайней мере на порядок , был для Джоуля убедительным свидетельством реальности превращения работы в тепло.

Джоуль попробовал третий способ. Он измерил тепло, выделяемое при сжатии газа. Он получил механический эквивалент 823 фут-фунта (4,43 Дж / кал). [ 10 ] Во многих отношениях этот эксперимент стал самой легкой мишенью для критиков Джоуля, но Джоуль справился с ожидаемыми возражениями с помощью хитроумных экспериментов. Несмотря на это, его работа была отклонена Королевским обществом , и ему пришлось довольствоваться публикацией ее в Philosophical Magazine . В этой работе было очевидно его неприятие калорийных рассуждений Карно и Эмиля Клапейрона , но очевидны и его теологические мотивы :

В 1850 году Джоуль опубликовал уточненное значение 772 692 фут-фунта / БТЕ (4 159 Дж / кал), что ближе к оценкам 20-го века. [ 12 ]

Прием и приоритет

Первоначальная устойчивость работы Джоуля во многом объяснялась тем, что она полагалась на чрезвычайно точные измерения . Он утверждал, что может измерять температуру с погрешностью всего 1/200 градуса по Фаренгейту . Точность такой величины, безусловно, была редкостью в экспериментальной физике его времени, но его критики, возможно, презирали его опыт в искусстве пивоварения и его доступ к практическим технологиям. [ 13 ] Он также получил поддержку от производителя научных инструментов Джона Бенджамина Дэнсера . [ 14 ]

Тем не менее, немец Герман Гельмгольц обнаружил работу Джоуля и аналогичную работу, опубликованную в 1842 году Юлиусом Робертом фон Майером . Хотя оба были презираемы с момента публикации их соответствующих работ, окончательное заявление Гельмгольца 1847 года о сохранении энергии заслуживало уважения и того, и другого.

Позже в том же году Томсон и Джоуль неожиданно встретились в Шамони . Джоуль женился на Амелии Граймс 18 августа , и пара отправилась в свадебное путешествие. Не считая семейного энтузиазма, Джоуль и Томсон решили через несколько дней провести эксперимент, чтобы измерить разницу температур между вершиной и основанием водопада Салланчес , хотя позже выяснилось, что это крайне непрактично.

Как только Джоуль прочитал пьесу, он написал Томсону свои комментарии и вопросы. Так началось плодотворное сотрудничество между двумя мужчинами, несмотря на то, что оно было по сути эпистолярным: Джоуль проводил эксперименты, а Томсон анализировал результаты и предлагал новые. Сотрудничество длилось с 1852 по 1856 год , и их открытия включали эффект Джоуля-Томсона , а опубликованные результаты во многом способствовали всеобщему признанию работы Джоуля и кинетической теории .

Кинетическая теория

Джоуль понял связь между своими открытиями и кинетической теорией тепла. Его лабораторные записи показывают, что он считал тепло скорее вращательной, чем поступательной формой движения.

Джоуль не мог удержаться от того, чтобы найти предшественников своей веры в Фрэнсиса Бэкона , Исаака Ньютона , Джона Локка , Бенджамина Томпсона и Хамфри Дэви . Хотя эти убеждения обоснованы, Джоуль вычислил значение механического эквивалента тепла в 1034 фут-фунта из работ Томпсона. Некоторые современные ученые критиковали это, утверждая, что эксперименты Томпсона не представляли систематических количественных измерений. В одной из своих личных заметок Джоуль утверждает, что измерения Майера были не более точными , чем измерения Томпсона, возможно, надеясь, что Майер не ожидал его работы.

Смерть и признания

На протяжении всей своей жизни, но особенно в последние годы своей жизни, он получил множество наград как в Англии, так и за рубежом. Джоуль был избран членом Королевского общества 6 июня 1850 года. [ 4 ] В 1852 году Совет Королевского общества наградил Джоуля Королевской медалью за его исследовательскую работу; [ 21 ] в 1860 году он был награжден медалью Копли за те же эксперименты сэра Эдварда Сабина; в приветственной речи Сабина сказала:

Вручение двух медалей за одно и то же исследование - чрезвычайно редкая процедура в нашем обществе, и не зря. В этом случае Совет хотел как можно более решительно выразить свое мнение об особом и оригинальном характере и огромной полезности открытия г-на Джоуля.

Несколько университетов присвоили ему звание почетного доктора ; первым был DCL Тринити-колледжа в Дублине ( 1857 г.), затем DCL Оксфордского университета (1860 г.) и, наконец, DCL Эдинбургского университета (1871 г.). [ 4 ] В 1878 году он получал пенсию в размере 200 фунтов стерлингов в год за заслуги перед наукой, а в 1880 году принц Уэльский Эдуард VII вручил ему медаль Альберта , присужденную Королевским обществом искусств . [ 4 ] Дж. П. Джоуль был почетным членом Института инженеров и кораблестроителей Шотландии с 1857 г. [ 22 ]

Есть два масляных портрета Джеймса Прескотта; Первая находится в помещении Манчестерского литературно-философского общества и была написана Джорджем Паттеном в 1863 году, а вторая принадлежит Королевскому обществу и является работой Джорджа Рейнольдса в 1882 году. Рейнольдс также создал бюст в 1882 году. [ 4 ]

В городе Манчестер он имеет много признаний, таких как библиотека [ 23 ] , которая носит его имя и которая в Манчестерском университете специализируется на научных, технологических и инженерных работах, или статуя, созданная Альфредом Гилбертом , расположенная справа напротив одного из Далтонов за пределами мэрии . В центре Вестминстерского аббатства стоит памятник Джоулю, хотя он и не похоронен там, вопреки тому, что говорится в некоторых биографиях. [ 24 ]

В Уортингтон-парке, ранее называвшемся Сейл-Парком, стоит облицованный бронзой глиняный бюст, изображающий фигуру ученого. Работа 1905 года работы скульптора Джона Кэссиди. Проект частично финансировался за счет пожертвований, в том числе ученых со всего мира. На бюсте Джоуль держит научную работу с изображением гальванометра . [ 2 ] [ 25 ]

Лунный кратер Джоуль назван в честь его имени [ 26 ] , как и французская подводная лодка Джоуль , затонувшая в Дарданеллах весной 1915 года [ 27 ] .

Пивоваренная деятельность

Вместе со своим братом Бенджамином Джеймс Джоуль стал владельцем пивоварни в Солфорде , которую его дед Уильям основал за три десятилетия до своего рождения. [ 28 ] В то время как некоторые авторы заявляют, что Джоуль мало участвовал в управлении пивоваренным заводом, другие говорят совершенно противоположное, что Джоуль проявлял большой интерес к улучшению технических, физических и химических процессов пивоваренного завода. Эта последняя точка зрения поддерживается в его переписке с лордом Кельвином. Производство газа в процессе производства пива могло бы стать отправной точкой для исследований, которые привели к открытию эффекта Джоуля-Томсона . . Болезнь отца и отъезд брата вынудили Джеймса Джоуля заняться техническими и коммерческими аспектами пивоварни. Джоуль продал пивоварню в 1855 году, за несколько лет до смерти своего отца, чтобы сосредоточиться исключительно на своих научных экспериментах. [ 29 ]

Строительная площадка

Джоуль изучал аспекты, связанные с магнетизмом , особенно те, которые связаны с намагничиванием железа под действием электрических токов , что привело его к изобретению электродвигателя . Он также открыл явление магнитострикции , которое проявляется в ферромагнетиках, когда их длина зависит от состояния намагниченности. Но наиболее плодотворная область исследований Джоуля связана с различными формами энергии : своими экспериментами он подтверждает, что, когда электрический ток течет по проводнику, он испытывает повышение температуры . ; Отсюда он пришел к выводу, что если источником электрической энергии является электрохимическая ячейка , энергия должна поступать в результате преобразования, осуществляемого химическими реакциями , которые преобразуют ее в электрическую энергию, а от этого - в тепло. Если в цепь вводится новый элемент - электродвигатель, генерируется механическая энергия . Это приводит его к провозглашению принципа сохранения энергии , и, хотя были и другие известные физики , способствовавшие установлению этого принципа, такие как Уильям Томсон (лорд Кельвин) и Герман фон Гельмгольц. , именно Джоуль придал ему большую прочность.

Несмотря на то, что в 1848 году он уже опубликовал статью, относящуюся к кинетической теории газов, где впервые была оценена скорость газовых молекул, он отказался от своего направления исследований и предпочел стать помощником Уильяма Томсона, и , т.к. в результате этого сотрудничества был открыт эффект Джоуля-Томсона , согласно которому возможно охлаждение расширяющегося газа, если выполняется работа, необходимая для разделения молекул газа. Позже это сделало возможным сжижение газов и привело к закону внутренней энергии идеального газа , согласно которому внутренняя энергия идеального газа не зависит от его объема и зависит от температуры.

Одноименный

Эль- Хулио (испанская адаптация джоуля ), энергетическая единица Международной системы , носит это имя в его честь.
Это имя в его памяти носит лунный кратер Джоуль .
Астероид (12759) Джоуль также увековечивает его имя.

Оценки

^Уильям Роберт Гроув сформулировал одно из первых общих объяснений сохранения энергии в 1844 году.
↑ Энергия, необходимая для подъема массы m на высоту h , равна mgh , где g - стандартная сила тяжести . Единица Джоуля является размерно правильной, когда интерпретируется как сила фут-фунт . При использовании единиц Международной системы эта энергия выражается в одноименных джоулях : 1 фут-фунт = 1,356 Дж.

использованная литература

Библиография

внешняя ссылка

На Wikimedia Commons есть мультимедийная категория о Джеймсе Прескотте Джоуле .
Викицитатник содержит известные цитаты Джеймса Прескотта Джоуля или о нем .
Классические документы 1845 и 1847 годов на сайте ChemTeam ( enlace roto disponible en este archivo ). О механическом эквиваленте тепла y О существовании эквивалентной связи между теплом и обычными формами механической энергии

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 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 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.

Джеймс Джоуль - довольно известная личность. Все мы знаем это имя еще со школьных уроков физики. Однако тогда никто не углублялся в его биографию и достижения, а ведь его жизненный путь очень интересен. В статье мы рассмотрим подробную биографию ученого, а также поговорим о том, чего он достиг.

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

Чем же занимается дальше Джоуль Джеймс Прескотт? Краткая биография мужчины продолжается тем, что в 1841 году он открывает закон о квадратичной зависимости между силой тока и теплом, которое выделяется. Позже закон получил его имя, но нам он известен как закон Джоуля - Ленца, потому что в 1842 году он был открыт физиком немецкого происхождения из России Эмилием Ленцем. По достоинству открытие ученого оценено не было. Лондонское королевское общество проигнорировало его, а саму работу удалось опубликовать в скромном периодическом журнале.

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.

В 1850 году мужчина становится членом Лондонского королевского общества. В исследованиях, проведённых в 1851 году, которые касаются создания теоретической модели теплоты как движения маленьких упругих частиц, ученый очень точно рассчитал для некоторых газов теплоемкость. Через год вместе со своим старым другом Томсоном описывает явление изменения температуры газа при адиабатическом дросселировании. Позже этот эффект получил название Джоуля – Томсона. Более того, это открытие поспособствовало возникновению нового раздела естествознания - физики низких температур.

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

С 1843 года ученый занимался поисками механического эквивалента тепла. Благодаря опытам ему удается показать, что определённое количество теплоты можно превратить в определенное количество механической силы. В этом же году он публикует результаты исследований, а уже через год формулирует закон теплоемкости для кристаллических тел, который известен как закон Джоуля - Коппа. Однако точную формулировку и опытное подтверждение своего закона Джоуль представил только в 1864 году.

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.

Джеймс Прескотт Джоуль (James Prescott Joule) родился на северо-западе Англии в городке Солфорд, что неподалеку от Манчестера, 24 декабря 1818 года. Семья Джоулей была достаточно обеспеченной – отец держал собственный пивоваренный завод. Это позволило Джеймсу получить качественное образование на дому.

Его первым учителем был Джон Дальтон – известный ученый, изучавший физику, химию и естественные науки. Он внес неоценимый вклад в научное будущее Джеймса, привив ему интерес к сбору численных данных и их логическому осмыслению. Немного не доставало мальчику лишь занятий в области математики, которые ограничивались элементарными основами. Это вызвало трудности при дальнейшей научной работе Джоуля, тем не менее, решающей роли не сыграло.

С юного возраста, в свободное от обучения время, Джеймс работает на отцовском заводе. С помощью Дальтона, он уже в 19 лет начинает свои первые научные исследования и вскоре заменяет все паровые машины пивоварни на более выгодные электрические аналоги.

Одним из вдохновителей Джоуля был Майкл Фарадей и его работы о взаимодействии магнетизма и электротока. Проводя постоянные физические эксперименты в этой области, ученый приходит к одному из основных достижений своей научной карьеры – устанавливает зависимость между силой тока и выделяемой им теплотой. Согласно исследованиям Джоуля, теплота, которая выделяется в проводнике, пропорциональна его сопротивлению и квадратичной силе тока, через него проходящего.

Первое упоминание этой взаимосвязи Джоулем датируется 1841 годом, тем не менее, у этого утверждения есть и второй признанный автор – русский ученый Ленц, пришедший к схожим выводам в 1842 году. На сегодняшний день закон носит имя Джоуля-Ленца.

В 1843 году Джоуль решает развить мысль, высказанную Юлиусом Майером, о существовании взаимосвязи между выполненной механической работой и количеством выделенного при этом тепла. Для этого в колбу с водой он помещал электромагнит, который вращался под давлением грузила, при том, что сам сосуд находился в магнитном поле. Таким образом, Джоуль показывает, что теория теплорода неверна и тепло выделяется во время работы, а не из окружающего пространства. Ученому удалось вывести численное соотношение, которое известно в современной физике, как механический эквивалент тепла, равный 4,2 Дж/кал.

Описание данного эксперимента и его научную значимость Джоуль изложил в статье "О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом значении тепла".

Следующие несколько лет ученый продолжал исследовать выделение тепла при различных механических действиях (пропускании воды через узкие отверстия, сжатии газа и т.д). Чтобы иметь возможность проводить свои эксперименты, в 1844 году Джеймс вместе с семьей переехал в Манчестер. Они поселились в большом доме, недалеко от центра города, где для ученого была оборудована лаборатория. Там Джоуль и открыл свой знаменитый закон сохранения энергии, за который в дальнейшем его имя увековечат в качестве единицы измерения.

В 1847 году ученый знакомится с Уильямом Томсоном. Он начинает с ним совместные исследования, результатом которых стал закон Джоуля-Томсона, который используют для сжижения газов. Также двум великим ученым удается создать термодинамическую шкалу.

С помощью Томсона, работы Джоуля наконец-то привлекают внимание мирового научного сообщества, которое долгое время игнорировало талантливого физика. Он выступает с докладом на заседании в Оксфорде и производит впечатление на Британскую ассоциацию ученых.

В этом же году Джоуль женится на Амелии Граймс, в браке у них родилось двое детей.

В 1850 году Джоуля приняли в ряды Лондонского королевского общества.

1854 год стал поворотным в судьбе английского ученого. В это время умирает его жена, он продает родительскую пивоварню и с головой уходит в науку. На вырученные деньги он оборудовал себе современную лабораторию, где проводил большинство своего свободного времени. В период с 1854 по 1889 год он издал 97 научных работ, посвященных классической и молекулярной физике, акустике, теории тепла и газов.

В 1866 году ему вручили его первую награду – медаль Копли, а в 1880 и вторую – медаль Альберта.

В 1870х годах ученый стал доктором права в Эдинбургском и Лейденском университетах, получил две медали от Королевского общества, а от самой королевы Англии – рыцарское звание. В 1872 году его выбрали президентом Британской ассоциации, а позже, в 1877 – перевыбрали и на второй срок. С 1878 года Джоуль получал почетную ежемесячную пенсию в размере 215 фунтов.

Главная особенность научной деятельности Джоуля – это простота его экспериментов. При этом все они отличались удивительной точностью и наглядностью. Ученый был твердо убежден, что мир устроен значительно проще, чем нам кажется, и все вещи в нем взаимодействуют между собой. Нахождение подобных взаимодействий и было основным направлением всех его исследований.

В городской ратуше Манчестера в честь ученого установлен памятник, сразу напротив памятника его учителю – Дальтону.

Читайте также: