Ndoshta nuk ka asnjë person që nuk e di emrin James Joel. Zbulimet e këtij fizikani përdoren në të gjithë botën. Çfarë rruge mori shkencëtari? Çfarë zbulimesh bëri ai?
Jeta e një fizikani të shquar
James Joule lindi më 24 dhjetor 1818. Biografia e fizikanit të ardhshëm fillon në qytetin anglez Salford, në familjen e një pronari të suksesshëm birre. Edukimi i djalit u zhvillua në shtëpi, për disa kohë ai u mësua fizikë dhe kimi nga John D alton. Falë tij, fizikani anglez ra në dashuri me shkencën.
Joule nuk kishte shëndet të mirë, ai kalonte shumë kohë në shtëpi, duke kryer eksperimente fizike dhe eksperimente. Tashmë në moshën 15-vjeçare, për shkak të sëmundjes së të atit, iu desh të drejtonte fabrikën e birrës së bashku me të vëllanë. Puna në fabrikën e babait të tij nuk i dha atij mundësinë për të shkuar në universitet, kështu që James Joule iu përkushtua tërësisht laboratorit të tij në shtëpi.
Nga 1838 deri në 1847, fizikani studioi në mënyrë aktive elektricitetin dhe bëri përparimin e tij të parë shkencor. Në Annals of Electricity, ai botoi një artikull mbi energjinë elektrike dhe në 1841 zbuloi një ligj të ri fizik, i cili tani mban emrin e tij.
Në 1847, Joule hyri në martesën e tij të parë dhe të vetme me Amelia Grimes. Së shpejti ata kanëLindi Alice Amelia dhe Benjamin Arthur. Në 1854, gruaja dhe djali i tij vdiqën. Vetë Joule vdes në 1889 në Angli, në qytetin Sale.
Gjatë gjithë jetës së tij, ai botoi rreth 97 punime në fizikë, disa prej tyre të shkruara së bashku me shkencëtarë të tjerë: Lyon, Tomson, etj. Për arritje të jashtëzakonshme shkencore dhe ligje të zbuluara të fizikës, ai u nderua me disa medalje dhe mori një pension të përjetshëm nga qeveria e Mbretërisë së Bashkuar në shumën prej rreth 200 paund.
Punimet dhe eksperimentet e para
Ndërsa vëzhgonte motorët me avull në fabrikën e birrës së babait të tij, James Joule vendosi t'i zëvendësonte me ato elektrike për efikasitet. Në 1838, ai botoi një artikull në një revistë shkencore në të cilën ai përshkruan pajisjen e një motori elektromagnetik që ai shpiku. Në vitin 1840, motorë të rinj elektrikë u shfaqën në fabrikë birre dhe fizikani vazhdoi të studionte rrymën elektrike dhe çlirimin e nxehtësisë. Më vonë doli se motorët me avull ishin shumë më efikas.
Gjatë eksperimenteve, Joule krijon termometra që mund të matin temperaturën me një saktësi prej 1/200 gradë. Kjo i lejon atij të gërmojë më thellë në studimin e efektit termik të rrymës. Në 1840, falë vëzhgimeve të mëtejshme, fizikani zbulon efektin e ngopjes magnetike. Në të njëjtin vit, ai dërgoi në Shoqërinë Mbretërore Shkencore veprën "Mbi formimin e nxehtësisë me anë të rrymës elektrike". Artikulli nuk u vlerësua. Vetëm "Manchester Literary and Philosophical Journal" pranoi ta botonte atë.
Ligji Joule-Lenz
I panjohur nga Shoqëria Shkencore e Londrës, artikulli më vonë doli të ishte një nga kryesorëtarritjet e shkencëtarit. Në artikull, James Joule foli për marrëdhënien midis fuqisë aktuale dhe sasisë së nxehtësisë së lëshuar. Ai argumentoi se sasia e nxehtësisë që lëshohet në përcjellës është drejtpërdrejt proporcionale me rezistencën e përcjellësit, katrorin e forcës dhe kohën e kalimit të rrymës.
Në atë kohë, një teori e ngjashme u zhvillua nga Emilius Lenz. Fakti që përçueshmëria e një përcjellësi metalik varet nga temperatura u zbulua nga një fizikan rus në 1832. Për të përcaktuar me saktësi temperaturën në përcjellës, shkencëtari shpiku një enë të veçantë në të cilën u derdh alkool. Teli nëpër të cilin kalonte rryma u ul në enë. Më pas, u gjurmua se sa kohë do të nxehej alkooli. Joule James Prescott përdori një metodë të ngjashme, por përdori ujin si lëng.
Rezultatet e shumë viteve të kërkimit Lenz i botoi vetëm në 1843, por në shkrimet e tij kishte justifikime shkencore më të sakta se ajo e Joule, puna e të cilit në fillim as që donte të shtypej. Duke pasur parasysh epërsinë e Joule dhe llogaritjet e sakta të Emil Lenz, u vendos që ligji të emërohej sipas të dyjave. Me kalimin e kohës, ligji Joule-Lenz hodhi themelet për termodinamikën.
magnetostriksion
Paralelisht me vetitë e rrymës elektrike, James Joule studion fenomenet magnetike. Në 1842, ai vëren se hekuri ndryshon në madhësi nën ndikimin e valëve magnetike. Nëse shufrat metalikë vendosen në një fushë magnetike, gjatësia e tyre do të bëhet pak më e gjatë.
Komuniteti shkencor dyshoi për ekzistencën e ndonjë zbulimi këtu. Ndryshimi në madhësinë e shufrave ishteaq i parëndësishëm sa syri i njeriut nuk mund ta kapte. Por fizikani zhvilloi një teknikë të veçantë me të cilën ai mori prova vizuale.
Më vonë doli se këtë efekt e kanë edhe metalet e tjera, dhe vetë fenomeni u quajt magnetostriksion. Tani, janë gjetur shumë aplikacione për zbulimin e Joule. Për shembull, metalet magnetostriktive shërbejnë si material i një vale përcjellës për matjen e nivelit të ujit në rezervuarë. Ky fenomen përdoret gjithashtu për të bërë etiketa në sistemet kundër vjedhjes.
Eksperimente me gaz
Në vitet '40, James Joule studioi në mënyrë aktive vetitë e gazit, përkatësisht fenomenet që lidhen me zgjerimin dhe tkurrjen e tij. Ai kreu një eksperiment me zgjerimin e një gazi të rrallë, duke vërtetuar se energjia e tij e brendshme nuk varet nga vëllimi. Vetëm temperatura e gazit ka rëndësi.
Në vitin 1848, Joule mati shpejtësinë e molekulave të gazit për herë të parë në historinë e fizikës. Kjo përvojë ishte një punë e hershme në teorinë kinetike të gazeve, duke i dhënë shtysë kërkimeve të mëtejshme në këtë fushë. Puna e Joule u vazhdua më vonë nga skocezi James Maxwell.
Për një kontribut të rëndësishëm shkencor për nder të fizikantit anglez, u emërua njësia për matjen e punës, sasisë së nxehtësisë dhe energjisë, Xhaul.
Joule dhe Thomson
William Thomson pati një ndikim të madh në aktivitetet e Joule dhe njohjen e tij në botën shkencore. Shkencëtarët u takuan në 1847 kur Joule paraqiti një raport mbi matjet e ekuivalentit mekanik të nxehtësisë tek Shoqata Britanike e Shkencëtarëve.
Përpara Thomson Joule nuk merrej seriozisht në qarqet shkencore. Kush e di, ndoshta ne nuk do t'i kishim njohur ligjet e fizikës që ai zbuloi nëse William Thomas nuk do t'ua shpjegonte rëndësinë e tyre "snobëve" të komunitetit britanik.
Së bashku, fizikanët studiuan vetitë e gazeve, duke zbuluar se gazi ftohet gjatë mbytjes adiabatike. Kjo do të thotë, temperatura e gazit (ose lëngut) zvogëlohet gjatë kalimit përmes vrimës (valvulës së izoluar). Fenomeni quhet efekti Joule-Thomson. Tani ky fenomen përdoret për të marrë temperatura të ulëta.
Shkencëtarët punuan gjithashtu në shkallën termodinamike, të quajtur sipas titullit të Lord Kelvin, që i përkiste William Thomson.
Rrëfimi i James Joule
Fama dhe njohja ende e kapërcenin fizikanin anglez. Në vitet 1950, ai u bë anëtar i Shoqërisë Mbretërore të Londrës dhe u nderua me Medaljen Mbretërore. Në 1866 ai mori medaljen Copley dhe më vonë medaljen Albert.
Disa herë Joule u bë President i Shoqatës Shkencore Britanike. Atij iu dha titulli Doktor i Drejtësisë nga Kolegji i Dublinit, Edinburgu dhe Universitetet e Oksfordit.
Ka një statujë për nder të tij në City Hall në Mançester dhe një memorial në Westminster Abbey. Ekziston një krater James Joule në anën e largët të Hënës.
Përfundim
Shkencëtari i famshëm, emri i të cilit u është dhënë ligjeve të fizikës dhe njësive matëse, nuk mund të arrinte njohjen. Falë tijkëmbënguljes dhe punës, ai nuk u ndal para dështimeve të shumta. Në fund, ai vërtetoi të drejtën për vendin e tij nën diell, ose të paktën në një krater hënor.
