Известные физики: Джеймс Прескотт Джоуль

24 December 2020
<100 full reads
2 min.
190 story viewsUnique page visitors
<100 read the story to the endThat's 47% of the total page views
2 minutes — average reading time

24 декабря 1818 года родился великий физик Джеймс Прескотт Джоуль, в своих работах заложивший основы термодинамики.

Отец Джоуля был владельцем пивоваренного завода в Солфорде, поэтому он смог обеспечить детям хорошее образование. Из-за серьёзных проблем со здоровьем Джоуль учился дома, но это никак не сказалось на качестве его знаний, поскольку его учителем был Джон Дальтон, физик и химик, открывший несколько физических законов, а также описавший цветовую слепоту, которая была названа в его честь дальтонизмом.

Джон Дальтон
Джон Дальтон
Джон Дальтон

С 15 лет Джоуль начал принимать активное участие в управлении предприятием отца и не прекращал этого вплоть до продажи завода в 1854 году. Уже в 1837 году, пытаясь повысить эффективность пивоварни, Джоуль задумался о замене паровых двигателей на электрические. Результатом его исследований и экспериментов стала статья, опубликованная год спустя в журнале «Annals of Electricity» и посвящённая устройству электромагнитного двигателя.

В 1841 году Джоуль открыл прямую зависимость между квадратом силы тока и количеством теплоты, выделяемым этим током. Позднее это соотношение в его честь назовут законом Джоуля, а в русской литературе – законом Джоуля-Ленца, поскольку этот же закон был открыт российским физиком Э.Х. Ленцем независимо от Джоуля. Закону Джоуля, как и многим другим открытиям, не повезло, Лондонское королевское общество не оценило его значения, и поэтому этот результат не был опубликован в наиболее массовых и популярных научных журналах.

Эмилий Христианович Ленц
Эмилий Христианович Ленц
Эмилий Христианович Ленц

В последующие годы Джоуль занимался исследованием связи между силами различной природы. Анализируя результаты многочисленных экспериментов, он нашёл механический эквивалент тепла – количественное соотношение между тепловой и механической энергией. Другие опыты позволили ему практически обосновать и сформулировать закон сохранения энергии. Однако Джоуль был не единственным учёным, кто пришёл к такому результату. Примерно в одно время с ним закон сохранения энергии открыл немецкий естествоиспытатель Юлиус Майер, но научным физическим сообществом его работы не были восприняты всерьёз, поскольку Майер по профессии был врачом. Закон сохранения энергии имеет фундаментальное значение для науки в целом и для термодинамики в частности, потому что на его основе был сформулирован её первый закон.

Юлиус Майер
Юлиус Майер
Юлиус Майер

В 1847 году Джоуль познакомился с физиком Уильямом Томпсоном, который высоко отзывался о его научных работах. С этого момента они продолжают исследования вместе и в скором времени открывают эффект снижения температуры газа при его медленном протекании через пористую преграду при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой. Это явление было названо эффектом Джоуля-Томпсона и используется для получения сверхнизких температур и сжиженного газа. Открытие эффекта послужило толчком для создания нового раздела науки – физики низких температур.

Уильям Томпсон
Уильям Томпсон
Уильям Томпсон

Другим важным результатом совместной работы Томпсона и Джоуля является создание абсолютной шкалы температур, названой в честь Томпсона, имевшего титул барона Кельвина. Кроме этого учёные обосновали природу метеоров.

В 1848 году Джоуль вычислил скорость движения молекул газа и показал, что она зависит от квадратного корня температуры, измеренной по шкале Кельвина. Большинство своих открытий Джоуль сделал при помощи сконструированных им самим научных приборов, а также улучшенных версий уже существующих, таких как гальванометр, термометр и барометр.

Аппарат Джоуля для измерения количества теплоты
Аппарат Джоуля для измерения количества теплоты
Аппарат Джоуля для измерения количества теплоты

Работы Джоуля заинтересовали не только Томпсона, но и Майкла Фарадея, который пригласил Джоуля выступить с докладом перед Королевским обществом. Благодаря этому его исследования получили заслуженное признание: Джоуль стал членом Королевского общества, дважды избирался президентом Британской научной ассоциации, получил степень доктора 3-х британских университетов, в 1852 году был удостоен Королевской медали, в 1866 году – медали Копли, а в 1880 – медали Альберта, которую ему вручил лично принц Уэльский.

Памятник Джоулю в Манчестере
Памятник Джоулю в Манчестере
Памятник Джоулю в Манчестере

Другими важными открытиями Джоуля были явление магнитострикции, заключающееся в изменении размеров и объёма тела при изменении его намагниченности, а также эффект магнитного насыщения и определение предела намагничивания для железа. За свою жизнь Джоуль опубликовал 97 научных статей.

В последние годы жизни Джоуль тяжело болел и не мог уделять достаточно времени своим исследованиям. Скончался великий учёный 11 октября 1889 года в Сейле. В тот же год Второй международный конгресс электриков принял решение назвать в его честь единицу измерения энергии, работы и количества теплоты.

На портале Эрудит.Онлайн можно проверить свои знания в тесте по термодинамике: «Основы термодинамики».

Другие интересные статьи про физиков на нашем канале:

Subscribe to channel
and don't miss new publications
Don't miss new
publications