Syntymä |
24. joulukuuta 1818 Salford ( Yhdistynyt kuningaskunta ) |
---|---|
Kuolema |
11. lokakuuta 1889(70-vuotiaana) myynti |
Hautaaminen | Brooklands ( in ) |
Kansalaisuus | brittiläinen |
Koulutus | Manchesterin yliopisto |
Toiminta | Fyysikko |
Puoliso | Amelia Grimes ( d ) |
Ala | Fyysinen |
---|---|
Jonkin jäsen |
Royal Society American Academy of Arts and Sciences Manchesterin kirjallinen ja filosofinen seura Torinon tiedeakatemia (1848) Amerikan tiedeakatemia (1887) |
Hallita | John Dalton |
Vaikuttanut | John Dalton |
Palkinnot |
Termodynamiikka |
James Prescott Joule , syntynyt24. joulukuuta 1818in Salford , lähellä Manchester ( England ) ja kuoli11. lokakuuta 1889in Sale (Englanti), on Englanti fyysikko .
Hänen tutkimuksensa lämmön luonteesta ja löytäneensä suhde mekaaniseen työhön johti hänet energiansäästöteoriaan ( ensimmäinen termodynamiikan laki ). Hän myös hahmotellut suhdetta sähkövirta kulkee läpi vastuksen hajautettava ja lämpöä jälkimmäisen, maksoi XX : nnen vuosisadan lakia joule . Lopuksi hän työskenteli Lord Kelvinin kanssa kehittäen absoluuttisen lämpötilan asteikon ja opiskeli magnetostriktiota . Vuonna 1850 hänestä tuli Royal Societyn jäsen . Vuonna 1852 hänelle myönnettiin kuninkaallinen mitali ja vuonna 1870 hän sai Copleyn mitalin . Vuonna kansainvälinen järjestelmä , energian yksikkö ja lämmön määrän kantaa nimi: The joulea .
Panimo Benjamin Joulen ( 1784 - 1858 ) poika , James Prescott Joule opiskeli kotona vuoteen 1842 saakka , jolloin hänet lähetettiin vanhemman veljensä kanssa opiskelemaan Manchesterin kirjallisuus- ja filosofian seuraan , jossa hän sai erityisen koulutuksen. John Dalton . Kaksi veljeä opiskeli geometriaa ja laskutoimitusta kaksi vuotta ennen kuin Dalton joutui eläkkeelle aivohalvauksen takia . Daltonin vaikutus oli kuitenkin ratkaiseva, samoin kuin hänen kumppaninsa, kemisti William Henry ja Manchesterin insinöörit Peter Ewart ja Eaton Hodgkinson . John Davies vastaa sitten heidän koulutuksestaan. Joule on pian kiehtonut sähkön, jonka hän kokee veljensä kanssa antamalla toisilleen sähköiskuja.
Joule työskenteli perheen panimo ja otti aktiivisen roolin siellä kunnes myyntiin tehtaan vuonna 1854. Science oli silloin vain harrastus hänelle, mutta hän nopeasti alkoi tutkia mahdollisuutta korvata koneen. Panimo höyryä , jonka vasta keksitty sähkökäyttöinen moottori . Vuonna 1838 hän kirjoitti ensimmäisen tieteellisen julkaisunsa Annies of Electric -lehteen , Davies-kollegan William Sturgeonin luomaan tieteelliseen päiväkirjaan . Hän löysi Joule-efektin vuonna 1840 ja toivoi kuninkaallisen seuran julkaisevan, mutta huomasi ensimmäisen kerran, että häntä pidettiin vain yksinkertaisena maakunnan diletanttina. Kun Sturgeon muutti Manchesteriin vuonna 1840, hänestä ja Joulesta tuli Mancunian älymystön piirin keskipiste. Molemmat katsovat, että tiede ja tekniikka voitaisiin ja pitäisi integroida.
Hän huomaa, että kilon hiilen määrä höyrykoneessa tuottaa viisi kertaa enemmän työtä kuin kilo sinkkiä, joka kulutetaan Grove-kennossa, joka on yksi varhaisimmista sähköakkujen malleista. Joulen käsite talouden työvoimaa on kyky nostaa massa yhden punnan yhteen jalka , The jalka punnan .
Joule sai vaikutteita Franz Aepinusin ideoista ja yritti selittää sähköisiä ja magneettisia ilmiöitä atomien suhteen, joita ympäröi "lämpö eetteri värähtelytilassa".
Joulen mielenkiinto siirtyi kuitenkin kapeasta taloudellisesta kysymyksestä sen määrittämiseen, kuinka paljon energiaa tietty energialähde voisi tarjota, mikä sai hänet olettamaan energian vaihdettavan luonteen. Vuonna 1843 hän julkaisi kokeelliset tulokset, jotka osoittivat, että vuonna 1841 määrittelemänsä lämpövaikutus johtui lämmön muodostumisesta johtavassa materiaalissa eikä sen siirtymisestä materiaalin toisesta osasta. Tämä merkitsi suora haaste kalorikki joka olettaa, että lämpö ei osannut olla synny eikä häviä ja joka oli hallinnut tieteellistä keskustelua sen käyttöönoton vuoteen Antoine Lavoisier 1783. Lavoisier arvovaltaa ja käytännön saavutuksia lämmön kalorikki hankkimat Sadi Carnot noin lämpökoneet vuodesta 1824 lähtien vaikeuttivat nuorten Jouleen teorioiden hyväksymistä, jotka työskentelivät yliopistojen tai tekniikan ulkopuolella. Kaloriteorian kannattajat viittasivat nopeasti symmetriaan Peltier- ja Seebeck- vaikutusten kanssa väittäen, että lämpö ja virta olivat keskenään muunnettavissa ainakin suunnilleen palautuvalla prosessilla.
Joule kirjoittaa artikkelissaan 1843:
"... sähkömagneettisen koneen käyttämiseen käytetty mekaaninen teho muuttuu lämpöksi, joka syntyy induktiovirtojen kulkemisesta kelojensa läpi; ja toisaalta moottorin käyttövoima saadaan sen akun kemiallisen reaktion lämmön kustannuksella, jolla se toimii. "
Joule käyttää tässä termiä elävä voima tai vis viva ( elävä voima , energia), koska hän kuulee sanan vahvuus Leibnizin (m · v 2 ) merkityksessä, hän lainaa vuonna 1849 julkaisemansa kohokohdan.
Lisäkokeet ja mittaukset johtavat hänet miettimään lämmön mekaanista ekvivalenttia seuraavalla muunnoksella: 838 jalkaa on tehtävä, jotta vesipunnan lämpötila nousee yhdellä Fahrenheit-asteella . Hän ilmoitti näistä tuloksista British Science for Advancement of Science -kemian osaston kokouksessa Corkissa vuonna 1843. Siellä hänet tervehdittiin hiljaa.
Jatkuva Joule alkaa etsiä puhtaasti mekaanista esitystä työn muuttumisesta lämmöksi. Pakottamalla veden kulkeminen rei'itetyn sylinterin läpi se pystyy mittaamaan nesteen viskoosin pienen viskositeetin . Sitten se saa vastaavan määrän 770 jalkaa / BTU (tai 4,14 J / cal ). Se, että sekä sähköisesti että puhtaasti mekaanisesti saadut arvot ovat identtiset, ainakin ensimmäisessä järjestyksessä, oli Joulelle todiste työn muunnettavuudesta lämmöksi.
Joule yrittää myös kolmatta tapaa: mittaa kaasua puristettaessa syntyvän lämmön. Sitten se saa mekaanisen ekvivalentin 823 jalkaa / BTU (4,43 J / cal). Tavallaan tämä kokeilu on altistanut Joule eniten kritiikille, mutta hän ennakoi vastustuksia nerokkaalla kokeellisella käytännöllä. Royal Society kuitenkin hylkäsi hänen artikkelinsa, ja hänen täytyi tyytyä julkaisuun Philosophical Magazine -lehdessä .
Tässä artikkelissa hän kyseenalaistaa suoraan Carnotin ja Émile Clapeyronin kaloriteorian, mutta hänen teologiset motivaatiot ovat myös ilmeisiä:
"Ymmärrän, että tämä teoria on ... vastoin tunnustettuja filosofian periaatteita, koska vis viva voidaan tuhota laitteen väärällä käytöllä: näin herra Clapeyron tekee johtopäätöksen, että" tulen lämpötila on 1000 ° C 2000 ° C korkeampi kuin kattilan lämpötila, lämmön kulkiessa tulisijasta kattilaan tapahtuu valtava vis viva -häviö . Uskoen, että tuhoamisen voima kuuluu yksinomaan Jumalalle; Väitän ... että kaikki teoriat, jotka kerran kehittyivät, edellyttävät voimien tuhoamista, on väistämättä väärä. "
Vuonna 1845 joulea lukea hänen artikkeli mekaanisesta vastaava lämmön klo kokouksessa British Association vuonna Cambridge . Hän kertoo tunnetuimmista teoksistaan kääntämällä putoavan massan siipipyörää lämpöeristetyssä sylinterissä, joka on täytetty vedellä, jonka lämpötilan nousu mitataan. Tällä hetkellä hän arvioi lämmön mekaanisen ekvivalentin olevan 819 jalkaa / BTU (4,41 J / kal).
Vuonna 1850 hän julkaisi hienomman mittauksen 772692 jalkaa / BTU (4159 J / cal), vielä lähempänä nykyisiä arvoja.