Muhtemelen James Joel adını bilmeyen yoktur. Bu fizikçinin keşifleri tüm dünyada kullanılmaktadır. Bilim adamı nasıl bir yol izledi? Hangi keşifleri yaptı?
Üstün bir fizikçinin hayatı
James Joule 24 Aralık 1818'de doğdu. Geleceğin fizikçisinin biyografisi, başarılı bir bira fabrikası sahibinin ailesinde İngiliz Salford kasabasında başlar. Çocuğun eğitimi evde gerçekleşti, bir süre John D alton tarafından fizik ve kimya öğretildi. Onun sayesinde İngiliz fizikçi bilime aşık oldu.
Joule'nin sağlığı iyi değildi, evde çok fazla zaman geçirdi, fiziksel deneyler ve deneyler yaptı. Henüz 15 yaşındayken babasının hastalığı nedeniyle bira fabrikasını kardeşiyle birlikte yönetmek zorunda kaldı. Babasının fabrikasında çalışmak ona üniversiteye gitme fırsatı vermedi, bu yüzden James Joule kendini tamamen kendi laboratuvarına adadı.
1838'den 1847'ye kadar, fizikçi aktif olarak elektrik okudu ve ilk bilimsel ilerlemesini yaptı. Annals of Electricity'de elektrik üzerine bir makale yayınladı ve 1841'de şimdi kendi adını taşıyan yeni bir fiziksel yasa keşfetti.
1847'de Joule, Amelia Grimes ile ilk ve tek evliliğini yaptı. Yakında sahiplerAlice Amelia ve Benjamin Arthur doğar. 1854'te karısı ve oğlu öldü. Joule 1889'da İngiltere'de Sale şehrinde öldü.
Hayatı boyunca, fizik alanında, bazıları Lyon, Thomson, vb. diğer bilim insanlarıyla ortaklaşa yazılan yaklaşık 97 makale yayınladı. Olağanüstü bilimsel başarılar ve keşfedilen fizik yasaları için birkaç madalya kazandı ve Birleşik Krallık hükümetinden yaklaşık 200 pound tutarında ömür boyu emekli maaşı.
İlk çalışmalar ve deneyler
Babasının bira fabrikasındaki buharlı motorları gözlemleyen James Joule, verimlilik için onları elektrikli olanlarla değiştirmeye karar verdi. 1838'de bir bilimsel dergide icat ettiği elektromanyetik motorun cihazını anlattığı bir makale yayınladı. 1840'ta bira fabrikasında yeni elektrik motorları ortaya çıktı ve fizikçi elektrik akımı ve ısı salınımını incelemeye devam etti. Daha sonra buhar motorlarının çok daha verimli olduğu ortaya çıktı.
Deneyler sırasında Joule, sıcaklığı 1/200 derece doğrulukla ölçebilen termometreler oluşturur. Bu, akımın termal etkisinin çalışmasına daha derinlemesine girmesine izin verir. 1840 yılında, daha ileri gözlemler sayesinde fizikçi manyetik doygunluğun etkisini keşfeder. Aynı yıl Kraliyet Bilim Derneği'ne "Elektrik akımı yoluyla ısı oluşumu üzerine" çalışmasını gönderdi. Makale derecelendirilmedi. Yalnızca Manchester Literary and Philosophical Journal onu yayınlamayı kabul etti.
Joule-Lenz Yasası
Londra Bilim Topluluğu tarafından tanınmayan makalenin daha sonra ana konulardan biri olduğu ortaya çıktı.bilim adamlarının başarıları. Makalede James Joule, mevcut güç ile salınan ısı miktarı arasındaki ilişkiden bahsetti. İletkende açığa çıkan ısı miktarının iletkenin direnci, kuvvetin karesi ve akımın geçiş süresi ile doğru orantılı olduğunu savundu.
O zaman, Emilius Lenz tarafından benzer bir teori geliştirildi. Metal bir iletkenin iletkenliğinin sıcaklığa bağlı olduğu gerçeği, 1832'de bir Rus fizikçi tarafından keşfedildi. İletkendeki sıcaklığı doğru bir şekilde belirlemek için bilim adamı, içine alkolün döküldüğü özel bir kap icat etti. Akımın geçtiği tel gemiye indirildi. Ardından, alkolün ne kadar süreyle ısınacağı izlendi. Joule James Prescott benzer bir yöntem kullandı, ancak sıvı olarak su kullandı.
Yıllarca süren araştırmaların sonuçları Lenz sadece 1843'te yayınladı, ancak yazılarında, ilk başta çalışmaları basılmak bile istemeyen Joule'den daha doğru bilimsel gerekçeler vardı. Joule'nin önceliği ve Emil Lenz'in kesin hesaplamaları göz önüne alındığında, yasayı her ikisinden sonra adlandırmaya karar verildi. Zamanla, Joule-Lenz yasası termodinamiğin temelini attı.
Manyetostriksiyon
Elektrik akımının özelliklerine paralel olarak, James Joule manyetik olayları inceler. 1842'de demirin manyetik dalgaların etkisi altında boyut değiştirdiğini fark etti. Metal çubuklar bir manyetik alana yerleştirilirse uzunlukları biraz daha uzar.
Bilim topluluğu burada herhangi bir keşfin varlığından şüphe etti. Çubukların boyutundaki değişiklik,o kadar önemsizdi ki insan gözü onu yakalayamazdı. Ancak fizikçi, görsel kanıt elde ettiği özel bir teknik geliştirdi.
Daha sonra diğer metallerin de bu etkiye sahip olduğu ortaya çıktı ve fenomenin kendisine manyetostriksiyon adı verildi. Şimdi, Joule'nin keşfi için birçok uygulama bulundu. Örneğin, manyetostriktif metaller, tanklardaki su seviyesini ölçmek için bir dalga kılavuzunun malzemesi olarak hizmet eder. Bu fenomen, hırsızlık önleme sistemlerinde etiket yapmak için de kullanılır.
Gaz deneyleri
40'lı yıllarda, James Joule gazın özelliklerini, yani gazın genleşmesi ve büzülmesiyle ilgili fenomenleri aktif olarak inceledi. Nadir bir gazın genleşmesiyle ilgili bir deney yaparken, iç enerjisinin hacme bağlı olmadığını kanıtladı. Sadece gazın sıcaklığı önemlidir.
1848'de Joule, fizik tarihinde ilk kez gaz moleküllerinin hızını ölçtü. Bu deneyim, gazların kinetik teorisi üzerine erken bir çalışmaydı ve bu alanda daha fazla araştırmaya ivme kazandırdı. Joule'nin çalışmasına daha sonra İskoç James Maxwell devam etti.
İngiliz fizikçinin onuruna önemli bir bilimsel katkı için, iş, ısı ve enerji miktarını ölçme birimi Joule seçildi.
Joule ve Thomson
William Thomson'ın Joule'nin faaliyetleri ve bilim dünyasında tanınmasında büyük etkisi oldu. Bilim adamları 1847'de Joule, İngiliz Bilim Adamları Derneği'ne ısının mekanik eşdeğeri ölçümleri hakkında bir rapor sunduğunda bir araya geldi.
Önceden Thomson Joule bilim çevrelerinde ciddiye alınmadı. Kim bilir, belki William Thomas onların önemini İngiliz toplumunun "züppelerine" açıklamasaydı keşfettiği fizik yasalarını bilemeyecektik.
Fizikçiler birlikte gazların özelliklerini incelediler ve gazın adyabatik kısma sırasında soğutulduğunu keşfettiler. Yani gazın (veya sıvının) sıcaklığı, ağızdan (izole valf) geçiş sırasında düşer. Bu fenomene Joule-Thomson etkisi denir. Şimdi bu fenomen düşük sıcaklıklar elde etmek için kullanılıyor.
Bilim adamları ayrıca, adını William Thomson'a ait olan Lord Kelvin unvanından alan termodinamik ölçekte de çalıştılar.
James Joule itirafı
Şöhret ve tanınma hala İngiliz fizikçiyi geride bıraktı. 1950'lerde Londra Kraliyet Cemiyeti'ne üye oldu ve Kraliyet Madalyası ile ödüllendirildi. 1866'da Copley madalyasını ve daha sonra Albert madalyasını aldı.
Birkaç kez Joule, İngiliz Bilim Derneği'nin Başkanı oldu. Dublin College, Edinburgh ve Oxford Üniversitelerinden Hukuk Doktoru dereceleri aldı.
Manchester City Hall'da onuruna bir heykel ve Westminster Abbey'de bir anıt var. Ay'ın uzak tarafında bir James Joule krateri var.
Sonuç
Fizik yasalarına ve ölçü birimlerine adı verilen ünlü bilim adamı tanınmayı başaramadı. onun sayesindeazim ve çalışma, sayısız başarısızlıktan önce durmadı. Sonunda, güneşin altında ya da en azından bir ay kraterinde yerini alma hakkını kanıtladı.
