Джеймс Джоуль

Джеймс Джоуль – выдающийся английский физик, заложивший основы термодинамики.

Эта наука, изучающая законы превращения энергии и особенно тепловую энергию, является феноменологической, то есть основанной на обобщении экспериментальных данных; а Джеймс Джоуль был в значительной мере как раз экспериментатором.

Опытным путём он установил закон сохранения энергии, за приоритет в открытии которого боролись сразу несколько великих учёных того времени.

Среди других открытий Джоуля можно упомянуть следующие:

Надо отметить, что многие свои открытия Джоуль сделал одновременно с другими учёными:

• российским Ленцем,
• немецким Майером и др.

Это можно объяснить бурным развитием науки, особенно физики, на протяжении всего XIX столетия; многие идеи «витали в воздухе», и к ним независимо друг от друга приходили исследователи, которые жили в разных странах и порой даже не были знакомы друг с другом лично или через научные работы.

↑ Пивовар – сын пивовара

Родился Джеймс Джоуль24.12.1818г, в семье зажиточного владельца пивоваренного завода. Он получил хорошее домашнее образование, при этом математику, физику и химию ему преподавал Дальтон – другой выдающийся англичанин, чьим именем впоследствии была названа болезнь зрения (дальтонизм).

Параллельно с получением образования Джоуль работал на отцовской пивоварне. В 1837 году, в возрасте 19 лет, он проводит свои первые эксперименты, увлёкшись изучением электричества. Опыты он проводил опять же на пивоварне, предложив возможность заменить паровые машины на предприятии электрическими.

Он пишет свою первую работу в этом направлении, посоветовавшись с одним из своих учителей; тот, в свою очередь, дружил с Уильямом Стёрдженом – изобретателем электродвигателя. Работа описывала устройство электромагнитного двигателя, и учитель посоветовал опубликовать её в научном журнале того же Стёрджена.

В дальнейшем Джоуль плотно занимается изучением электромагнитных явлений. В дальнейшем Джоуль заинтересовался измерением электрического тока и принялся отыскивать для этого различные способы. В конце концов он установил закон, который описывает зависимость между силой тока в проводнике и выделенным в нём количеством теплоты.

Этот закон он открыл в 1841 году, а через год его же независимо от Джоуля установил российский учёный Эмилий Ленц. Поэтому в российской науке закон носит название Джоуля – Ленца. Между тем открытие Джеймса Джоуля не было оценено Лондонским королевским обществом, и посвящённую ему работу удалось поместить только в журнале Манчестерского литературного и философского общества.

Большое научное открытие не сразу получило должное признание.

↑ Механический эквивалент тепла

Джоуль провёл ряд опытов, в которых он исследовал возможность перевести энергию, необходимую для нагрева определённого количества жидкости, в механическую форму. Одна из установок для такого эксперимента выглядела следующим образом:

подвешенный на рычаге груз тянул его вниз, заставляя его вращать лопасти;

лопасти находились в ёмкости с водой и при вращении нагревали её.

В результате Джоуль смог вычислить, какая механическая сила нужна для того, чтобы поднять определённый груз на высоту 1 фут, что соответствует нагреву 1 фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. В других опытах Джоуль проталкивал жидкости через узкие трубки, измеряя выделившееся тепло, определял теплоту при сжатии газа, применял металлический калориметр для более точного измерения тепла.

В результате всех этих опытов он пришёл к величине механического эквивалента теплоты, которая была подтверждена измерениями на сверхточном оборудовании только в ХХ веке.

↑ Кто открыл Закон сохранения энергии?

В учёной среде долгие годы шли споры относительно того, кто первым открыл знаменитый Закон сохранения энергии. Помимо Джоуля, его сформулировал немецкий учёный Майер, который сделал это несколько раньше. Однако Майер был по профессии врачом и его работы по физике не принимались всерьёз, в то время как Джоуля знали и поддерживали крупные светила в области физики.

Борьба за приоритет велась силами целого ряда английских и немецких учёных, при этом каждый из них, как правило, защищал своего соотечественника и принижал вклад «иностранца». В конце концов формально был признан приоритет Майера, однако правильнее было бы сказать, что к этому закону оба учёных пришли практически одновременно.

11.10 1889 года Джоуль умер.