Джеймс Прескотт Джоуль (1818 - 1889)
Джеймс Прескотт Джоуль родился в канун Рождества 1818 года в богатой семейной семье Солфорда. Больной ребенок, он был обучен дома, где он потворствовал своему увлечению электричеством, используя вольтовую ячейку, чтобы дать электрическим ударам для семейных слуг! В возрасте 16 лет он был отправлен в Манчестерское литературно-философское общество (Лит и Фил) для преподавания химии, физики, математики выдающегося манчестерского ученого Джона Далтона (1766-1844 гг., Разработчика атомной теории материи).
Вместе с физиком Уильямом Томсоном (позднее бароном Кельвином) Джоуль обнаружил, что температура газа падает, когда он расширяется, не делая никакой работы. Этот принцип, который стал известен как эффект Джоуля-Томсона, лежит в основе работы обычных холодильных установок и систем кондиционирования воздуха.
Джоуль в двадцатые годы
Джоуль управлял семейным пивоваренным заводом с 1837 по 1856 год, что позволяло ему экспериментировать на отношениях между теплом и электричеством в лаборатории, построенной в подвале дома его отца. Его ранние эксперименты исследовали отношения между электричеством и работой, и в 1840 году он опубликовал статью в «Трудах Королевского общества», в которой описывается первый из одноименных законов, который предсказывает тепло, выделяемое проводником из его сопротивления и применяемого тока.
Позже в жизни Джоуля эта информация должна была сыграть важную роль в определении того, что высоковольтные линии электропередачи являются наиболее эффективным способом передачи электроэнергии от электростанций потребителям.
В 1843 году Джоуль показал, что теплота является формой энергии и определяет физическую постоянную, которая теперь используется как единица СИ для энергии, Джоуля (J). Он продемонстрировал механический эквивалент тепла путем измерения изменения температуры воды, вызванного трением лопастного колеса, приложенного к падающему весу.
Эта концепция была дополнительно проверена на его медовый месяц в 1847 году с его новой невестой Амелии Граймс, когда Джоуль измерил разницу температур выше и ниже водопада Sallanches в Швейцарии!
Выдержка из тетради Джоуля, показывающая эксперимент на лопатке, демонстрирующий, что механическая энергия вызывает трение и повышение температуры воды.
До этого большинство ученых верили в теорию калорий, что тепло не может быть создано и не разрушено. Теория Джоуля была настолько противоречивой, что он не мог найти научный журнал, чтобы опубликовать его. Сначала он появился в местной манчестерской газете. Однако Уильям Томпсон (позже лорд Кельвин) поддержал теорию Джоуля и сотрудничал с ним, чтобы изучить изменения тепла, когда газы расширяются и сжимаются. Результаты этих исследований проложили путь для развития холодильника.
Газовые баллоны и калориметр, используемые Джоулем, демонстрируют, что расширяющиеся газы имеют охлаждающий эффект - принцип, используемый при охлаждении.
В течение того же года Джоуль также изобрел «дугу» или электрическую сварку и вытеснительный насос. Несмотря на проведение замечательных исследований для улучшения качества пива, пивоварня Джоуля находилась в плохом финансовом состоянии, а в 1875 году его средства закончились.
При поддержке членов Lit & Phil Джоулу была предоставлена гражданская премия в размере 200 фунтов стерлингов за услуги в области науки.
Болезнь преследовала его последние годы, и он умер 11 октября 1889 года в своем доме в 12, Wardle Road, Sale, Manchester.
Надгробие Джоуля на Бруклендском кладбище, распродажа, Манчестер с надписью № 772.55, его определение веса в фунтах в 1878 году, которое можно было поднять на одну ногу тем же количеством энергии, которое требуется для нагрева одного фунта воды на один градус.
Джоуль никогда не занимал академического звания, но был сделан ФРС (1850) и награжден престижными королевскими (1852) и Копли (1872) медалями в знак признания его достижений. Он получил почетные доктора из Дублинского, Оксфордского и Эдинбургского университетов. Его достижения признаны мемориальной табличкой в южном хоре Вестминстерского аббатства, а совсем недавно в его честь был назван кратер на Луне.
После его смерти Lit & Phil собрал деньги у местных промышленных фирм, многие из которых непосредственно извлекли выгоду из своих научных результатов, чтобы заказать статую Джоуля. Скульптор Альфред Гилберт РА теперь стоит напротив того, что его бывший наставник Джон Далтон, во входном холле Манчестерской ратуши.
Резюме
Статуя Джоуля в мэрии Манчестера
Джеймс Прескотт Джоуль, «любительский» ученый и изобретатель, сочетал блестящее научное мышление и инновации с интересом пивовара к высокоточным измерениям. Его выводы и публикации значительно повысили эффективность многих промышленных машин и процессов 19-го века, включая паровые двигатели, электродвигатели и передачу электроэнергии.
Принципы, которые Джоуль описал непосредственно, привели к важным событиям дуговой сварки и охлаждения. Наиболее известным наследием Джоуля является одноименное подразделение, которое в 1948 году было официально принято в качестве единицы СИ для энергетики «Бюро Интернационала де Пудес и Мересес».
РЕСУРС: Сандра М Винховен и Нил К Гиббс