Джеймс Прескотт Джоуль

Джеймс Прескотт Джоуль (англ. James Prescott Joule, МФА: [d?u : l], 24 декабря 1818 – 11 октября 1889) – английский физик и пивовар.
Джоуль изучал природу тепла и определил количество теплоты, выделяющейся при механической работе. Это привело его к открытию закона сохранения энергии и, наконец, к формулировке первого закона термодинамики. Вместе с лордом Кельвином он занимался разработкой абсолютной шкалы температуры. Ему также принадлежит определение количества теплоты, выделяемого при прохождении тока через проводник (закон Джоуля-Ленца). Исследовал магнитострикции.
В его честь названа единица измерения энергии – Джоуль, применяемый в международной системе СИ.
Родился в Солфорди близ Манчестера 24 декабря 1818. К 15-ти лет Джоуль воспитывался в семье отца, богатого пивовара, и получил домашнее образование. В течение нескольких лет его учил математике, физике, началам химии известный физик и химик Джон Дальтон, под влиянием которого Джоуль уже в 19 лет начал экспериментальные исследования. Именно Дальтон привил Джоуля любовь к науке и страсть к сбору и осмыслению численных данных, на которых основаны научные теории и законы. К сожалению, математическая подготовка Джоуля была слабой, что в дальнейшем очень мешало ему в исследованиях и, возможно, не дало ему сделать еще более значительные открытия.
В 1838 в журнале «Анналы электричества» («Annals of Electricity») появилась его статья с описанием электромагнитного двигателя, в 1840 он обнаружил эффект магнитного насыщения, в 1842 – явление магнитострикции.
В Джоуля не было никакой профессии и никакой работы, кроме помощи в управлении заводом отца. Вплоть до 1854, когда завод наконец был продан, смотрите также бетонный завод, Джоуль работал на нем и урывками, по ночам, занимался своими опытами. После 1854 года в Джоуля появились и время, и средства, чтобы построить в собственном доме физическую лабораторию и полностью посвятить себя экспериментальной физике. Позднее Джоуль имел материальные трудности и для продолжения исследований обратился за финансовой помощью к королеве Виктории.
Исследовательский прибор Джоуля для изучения тепла, 1845 течение 1837-1847 гг Джоуль весь свободное время посвятил разнообразным экспериментам по превращению различных форм энергии – механической, электрической, химической, – в тепловую энергию. Он разработал термометры, измеряли температуру с точностью до одной двухсот градусов, что позволило ему проводить измерения с наилучшей для того времени точностью. Под влиянием работ Фарадея Джоуль обратился к изучению тепловых эффектов тока, результатом чего стало открытие закона, называется теперь законом Джоуля. Согласно этому закону, количество теплоты, выделяющейся в проводнике с током, пропорциональна сопротивлению проводника и квадрату силы тока.
В 1843 Джоуль занялся новой проблемой: доказательством существования количественного соотношения между «силами» разной природы, приводящие к выделению тепла. Первые его опыты заключались в измерении количества тепла, выделяющегося в сосуде с водой, в которой под действием груза опускается, вращающийся электромагнит, а сама сосуд был помещен в магнитное поле. В этих опытах он впервые определил механический эквивалент теплоты (4,5 Дж / кал в современных единицах), а в последующие годы исследовал тепловые эффекты при продавливании жидкости через узкие отверстия (1844), сжатии газа (1845) и т.д. Все эти опыты привели Джоуля к открытию закона сохранения энергии. Впоследствии его именем была названа единица измерения всех видов энергии – механической, тепловой, электрической, излучение и другие.
В июне 1847 года Джоуль представил доклад на собрании Британской ассоциации ученых, в которой он сообщил о точные измерения механического эквивалента теплоты. Доклад стал поворотным пунктом в его карьере. В 1850 Джоуль был избран членом Лондонского королевского общества. Он стал одним из авторитетнейших ученых своего времени, обладателем многих титулов и наград. Королева возвела его в рыцарское достоинство.
В 1847 Джоуль познакомился с В. Томсоном и исследовал вместе с ним поведение газов в различных условиях. Результатом этого сотрудничества стало открытие эффекта охлаждения газа при медленном адиабатическом протекании его через пористую перегородку (эффект Джоуля – Томсона). Этот эффект используется для сжижения газов. Кроме того, Джоуль построил термодинамическую температурную шкалу, рассчитал теплоемкость некоторых газов, вычислил скорость движения молекул газа и установил ее зависимость от температуры.
В 1854 году Джоуль продает завод, который остался ему от отца, и целиком посвящает себя науке. Неустанно работая все в той же области, Джоуль до смерти обнародовал 97 ученых работ, из которых около 20 сделаны в сообществе с В. Томсоном и Л. Плефером; большинство из них касается применения механической теории тепла к теории газов, молекулярной физике и акустике и принадлежат до классических работ по физике.
Статуя Джоуля в здании городского совета Манчестера Джоуль был членом Лондонского королевского общества, почетные звания Honoris causa Тринити колледж в Дублине (1857), Оксфордского университет (1861), доктором hc Эдинбургского (1871) и Лейденского (1875) университетов; в 1878 году ему назначена была правительством пожизненная пенсия в 200 фунтов.
Произведения Джоуля собраны в "Scientific papers by JP Joule" (2 т., Лондон, 1884-87) и переведены в 1872 году шпренгелем на немецкий язык.
Среди наград и почестей, которых был удостоен ученый, – золотая медаль Королевского общества (1852), медаль Копли (1866), медаль Альберта (1880). В 1872 и 1877 Джоуль был избран президентом Британской ассоциации по распространению научных знаний.
Умер Джоуль в Сейл 11 октября 1889.