James Prescott Joule

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
James Prescott Joule
Aparatul pentru determinarea echivalentului mecanic al caloriei

James Prescott Joule (pronunțat în engleză /d͡ʒeɪmz ˈprɛskət d͡ʒuːl/[1]; n. 24 decembrie 1818, d. 11 octombrie 1889) a fost un fizician englez autodidact și un fabricant de bere. A devenit celebru datorită unei experiențe celebre, destinată a determina echivalentul mecanic al caloriei, efectuată în anul 1842. Prin această experiență, Joule a verificat principiul conservării și transformării energiei.

A enunțat în 1841 legea transformării energiei în conductoare, conform căreia energia disipată sub formă de căldură la trecerea curentului electric printr-un conductor este proporțională cu rezistența conductorului, cu pătratul intensității curentului și cu timpul, E =RI2t. Această echivalare este cunoscută ca legea lui Joule.

Este descoperitorul efectului magnetostrictiv, pe care l-a explicat în anul 1847.

A adus o contribuție importantă și în fizica moleculară, stabilind că energia internă a unui gaz depinde de temperatură și a calculat viteza moleculelor unui gaz, pentru prima dată în fizică.

Împreună cu William Thomson, în 1852, a observat că micșorarea temperaturii unui gaz ce se destinde fără a efectua un lucru mecanic, numit efect Joule - Thomson.

Datorită importantului său rol din fizică, unitatea de măsură a energiei a fost numită în onoarea sa joule.

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Oxford English Dictionary spune că alte persoane numite Joule își pronunță numele /d͡ʒaʊl/ sau /d͡ʒoʊl/, dar este aproape cert că J. P. Joule și cel puțin o parte din rudele lui pronunțau /d͡ʒuːl/.

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • D Geană, Termodinamică chimică. Teoria echilibrului intre faze și chimic, Editura Politehnica Press 200
  • James Prescott Joule s-a nascut pe data de 24 decembrie 1818. A fost unul din cei mai mari fizicieni ai timpului sau fiind un englez autodidact si fabricant de bere. Tatal sau, producator de bere, Benjamin Joule a trait intre anii 1748 si 1858. Dupa casatoria cu Alice Prescott Joule, mama fizicianului, a dat nastere lui si fratelui sau Benjamin.

            James a invatat in casa familiei Broomhill, aaproape de Salford pana in anul 1834 cand a fost trimis cu fratele sau mai mare pentru a studia cu John Dalton la Societatea literara si filozofica din Manchester. Cei doi au primit doar doi ani de educatie in aritmetica si geometrie inainte ca Dalton sa fie fortat sa se retraga din cauza unui accident vascular cerebral. Cu toate acestea, influenta lui a facut o impresie de durata asa cum au facut si asociatii lui, chimistul William Henry  si inginerii Ewart Petru si Hodgkinson Eaton din Manchester.

            Joule a fost ulterior, indrumat de John Davies. Fascinat de energie electrica, el si fratele sau au experimentat oferindu-si socuri electrice reciproc dar si celor ce serveau familiei.

  • Joule a devenit manager de fabrica de bere si a avut un rol active pana la vanzarea afacerii in 1854. Stiinta a fost un hobby, dar a inceput curand sa investigheze fezabilitatea inlocuirii motoarelor de fabrici de bere cu abur, cu motor electric nou inventat. In 1838, primele sale lucrari stiintifice privind energia electrica au contribuit la Analele de energie electrica, fondand revista stiintifica privind energia electrica operata de catre colegul lui Davies, William Sturgeon.

            A formulat legile proprii in 1840 si spera sa impresioneze Societatea Regala, dar a constatat, nu pentru ultima data, ca el a fost perceput ca un diletant dintr-o provincie simpla.

Cand William s-a mutat la Manchester in 1840, Joule si acesta au devenit nucleul unui cerc de intelectuali ai orasului. Cei doi au impartit ideea  ca stiinta si teologia ar putea si ar trebui sa fie integrate. Joule a continuat sa profeseze la Sturgeon Royal Victoria Galeria de stiinte practice.

            A devenit celebru datorita unei experiente faimoase menita pentru a determina echivalentul mechanic al caloriei, efectuata in anul 1842. Prin aceasta experienta Joule a verificat principiul conservarii si transformarii energiei. Aceasta lege este foarte importanta pentru stiinta actuala. Pe baza legilor conservarii si, in particular, a legii conservarii si transformarii energiei, in stiinta se fac diferite calcule ce prezic noi efecte si fenomene, apreciindu-se descoperirile de pe pozitii materialistice.

            Presupunandu-se o noua teorie sau proiectul unei noi instalatii , acestea nu pot contrazice legea conservarii si tranformarii energiei deoarece aceasta serveste drept argument convingator in favoarea lor. Joule era excelent experimentator facand diverse cercetari. Astfel, cercetand legile degajarii de caldura din curentul electric, el a inteles ca experientele cu surse galvanice a reactiilor chimie la incalzirea conductorului si ce contributie adduce insusi curentul. Atunci a realizat experienta, aplicand curentul de inductie, iar in felul acesta a fost descoperita legea lui Joule.

            In rezultatul numeroaselor experiente Joule ajunge la concluzia : caldura se poate obtine cu ajutorul fortelor mecanice. Inlocuind rotirea manuala a bobinei prin rotirea cu ajutorul unei greutati cazatoare. Joule a gasit in anul 1843  echivalentul mechanic al caldurii. Ulterior el a determinat aceasta marime prin diferite metode. Cea mai exacta valoare a echivanetului mechanic aflata de Joule este egala cu 427,4 kgm/ccal. Ea a fost obtinuta experimental prin incalzirea apei in calorimetru cu ajutorul greutatilor cazatoare. Experientele lui Joule sunt simple ca idée, insa in fiecare dintre ele poate fi gasita o oarecare subtilitate experimentala. De exemplu, in ultima experienta despre care s-a vorbit, pentru a preintampina miscarea intregii mase de apa spre peretii laterali ai calorimetrului au fost fixate in directie radiala patru randuri de lamale: in scopul izolarii termice axul metallic este impartit in doua parti printr-un cilindru de lemn.

  • A enuntat in 1841 legea transormarii energiei in cinductoare, conform careia energia disipata sub forma de caldura la trecerea curentului electric printr-un conductor este  proportionala cu rezistenta conductorului, cu patratul intensitatii curentului si cu timpul. Aceasta exhivalare este cunoscuta ca legea lui Joule.

            El este descoperitorul efectului magnetostrictiv pe care l-a explicat in anul 1847. James Prescott Joule a adus o contributie importanta si in fizica moleculara, stabilind ca energia interna a unui gaz depinde de temperature si a calculate viteza moleculelor unui gaz, pentru prima data in fizica.

            Impreuna cu William Thomson, in 1852 a observat miscorarea temperaturii unui gaz ce se destined fara a efectua un lucru mecanic, numit effect Joule-Thomson. Datorita importantului sau rol din fizica, unitatea de masura a energiei a fost numita in onoarea sa, Joule.

  •   Joule a fost influentat de gandirea lui Franz Aepinus si a incercat sa explice fenomenele de electricitate si magnetism, in termini de atomi, inconjurate de o “ etera calorica in stare de vibratie”. Cu toate acestea, interesul lui Joule a deviat de la problema financiara la cat de mult lucru ar putea fi extras dintr-o anumita sursa, conducandu-l sa speculeze cu privire la converitbilitatea de energie.

            In 1843 a publicat rezultatele experimentelor care arata ca efectul de incalzire pe care l-a cuantificat on anul 1841 a fost determinat de generarea de caldura in conductor, si nu de transferal la o alta parte a echipamentului.

            Aceasta a fost o provocare directa la teoria calorica, care sustinea ca, caldura nu poate fi nici create nici distrusa. Teoria calorica a dominat in stiinta de cand a fost introdusa de catre Antonie Lavoisier in 1783. Prestigiul lui Lavoisier si succesul practice al teoriei calorice a motorului termic a lui Sadi Carnot de la 1824 au asigurat ca tanarul Joule care lucra afara, fie in mediul academic sau ca inginer, avea un drum dificil inainte.

            Sustinatorii teoriei calorice au subliniat usor simetria efectului Seebeck-Peltier pentru a pretinde ca, caldura si curentul au fost convertibile, cel putin aproximativ, printr-un process reversibil.

  • In 1847 s-a casatorit cu Amelia Grimes, alaturi de care a format o familie cu 3 copii, Benjamin Arthur, Alice Amelia  iar cel de-al treilea decedand odata cu mama sa in 1854.

            Joule si-a dat ultima suflare pe data de 11 octombrie 1889  la resedinta din Sale si este inmormantat in cimitirul Brooklands. Pe piatra funerara este scris un citat din Evanghelia lui Ioan: “ Trebuie sa continui lucrarile celui care m-a trimis cat timp este zi, cand vine noaptea nimeni nu poate lucra.”

            Casa publica din Wetherspoon din Sale, orasul unde a decedat, este numita dupa el.