Джоуль Джеймс Прескотт

(24.12.1818 - 11.10.1889)

Реферат написав ІГОР МОРОЗОВ 7 «А» кл.

Біографія -- просто і цікаво!

Джоуль Джеймс Прескотт - видатний англійський учений.

Дж. Джоуль народився поблизу Манчестера в Англії в родині багатого власника пивоварного заводу. Він отримав домашню освіту. Протягом трьох років його наставником був видатний хімік Джон Дальтон. Саме Дальтон прищепив Джоуль любов до науки і пристрасть до збору й осмислення численних даних, на яких засновані наукові теорії і закони.

На жаль, математична підготовка Джоуля була слабкою, що в Надалі дуже заважало йому в дослідженнях і, можливо, не дало йому зробити ще більш значні відкриття.

У Джоуля не було ніякої професії і ніякої роботи, крім допомоги в управлінні заводом батька. Аж до 1854 р., коли завод нарешті був проданий, Джоуль працював на ньому і уривками, по ночами, займався своїми дослідами. Після 1854 у Джоуля з'явилися і час, і кошти, щоб побудувати в власному будинку фізичну лабораторію і повністю присвятити себе експериментальної фізики.

Пізніше Джоуль почав випробовувати матеріальні труднощі і для продовження досліджень звернувся за фінансовою допомогою до королеви Вікторії.

Протягом 1837-1847 рр.. Джоуль весь вільний час присвятив різноманітних експериментів з перетворення різних форм енергії - механічної, електричної, хімічної, - в теплову енергію.

Він розробив термометри, вимірювали температуру з точністю до однієї двохсотий градуси, що дозволило йому проводити вимірювання з найкращою для того часу точністю.

У 1840 р. Джоуль формулює закон, що визначає кількість теплоти, що виділяється в проводі при проходженні струму (відомий зараз як закон Джоуля).

У червні 1847 Джоуль представив доповідь на зборах Британської асоціації вчених, в якому він повідомив про найбільш точних вимірах механічного еквівалента теплоти. На напівсонних слухачів доповідь не справив жодного враження, поки молодий палкий Вільям Томсон (майбутній лорд Кельвін) не пояснив своїм старим колегам значення роботи Джоуля. Доповідь стала поворотним пунктом у його кар'єрі.

У 1850 р. Джоуль був обраний членом Лондонського королівського суспільства. Він став одним з найавторитетніших учених свого часу, володарем багатьох титулів і нагород.

Королева звела його в лицарське гідність. Ім'ям Джоуля була названа одиниця енергії.

Джоуль володів видатними здібностями фізика-експериментатора. Його пристрасть до науки була безмежною. Навіть під час медового місяця він знаходив час для вимірювання температури води у вершини і підніжжя мальовничого водоспаду, біля якого вони з молодою дружиною жили, щоб переконатися, що різниця значень температури води відповідає закону збереження енергії!

Джоуль вірив, що природа влаштована просто, і прагнув знайти прості співвідношення між важливими фізичними величинами. Йому вдалося знайти два таких співвідношення, які назавжди зберегли його ім'я в науці.

Дослідження Джоуля

Починаючи з 1841 Джоуль займався дослідженням виділення теплоти електричним струмом. У цей час, в Зокрема, він відкрив закон, незалежно від нього встановлений також Ленцом (закон Джоуля-Ленца). Досліджуючи потім загальна кількість теплоти, що виділяється під всього ланцюга, включаючи і гальванічний елемент, за певний час, він визначив, що це кількість теплоти одно теплоту хімічних реакцій, що протікають в елементі за той же час. У нього, Джоуля, складається думка, що джерелом теплоти, виділеної в ланцюзі електричного струму, є хімічні процеси, що проходять у гальванічному елементі, а електричний струм як би розносить цю теплоту по всьому ланцюгу. Він писав, що "електрику може розглядатися як важливий агент, який переносить, впорядковує та змінює хімічне тепло "Але джерелом електричного струму може служити також і "Електромагнітна машина". Як у цьому випадку потрібно розглядати теплоту, що виділяється електричним струмом? Джоуль також задається питанням: що буде, якщо в ланцюг з гальванічним елементом включити магнітоелектричних машину (тобто електродвигун), як вплине це на кількість теплоти, що виділяється струмом у ланцюзі?

Продовжуючи дослідження в цьому напрямку, Джоуль і прийшов до нових важливі результати, які виклав у роботі "Тепловий ефект магнітоелектрічества і механічна цінність теплоти ", опублікованій в 1843 Насамперед Джоуль досліджував питання про кількість теплоти, що виділяється індукційним струмом. Для цього він помістив дротяну котушку із залізним серцевиною в трубку, яка була наповнена водою, і обертав її в магнітному полі, утвореному полюсами магніту (мал. 63). Вимірюючи величину індукційного струму гальванометром, з'єднаний з кінцями дротяної котушки за допомогою ртутного комутатора, і одночасно визначаючи кількість теплоти, виділеної струмом в трубці, Джоуль прийшов до висновку, що індукційний струм, як і гальванічний, виділяє теплоту, кількість якої пропорційно квадрату сили струму та опору. Потім Джоуль включив дротяну котушку, вміщену в трубку з водою, у гальванічну ланцюг. Обертаючи її в протилежних напрямках, він вимірював силу струму в ланцюзі і виділену при це теплоту за певний проміжок часу, так що котушка грала одна раз роль електродвигуна, а другий раз - генератора електричного струму.

Порівнюючи потім кількість виділеної теплоти з теплотою хімічних реакцій, що протікають в гальванічному елементі, Джоуль прийшов до висновку, що "теплота, зумовлена хімічною дією, схильна до збільшення або зменшення "і що" ми маємо, отже, в магнітоелектрічестве агента, здатного звичайним механічним засобом знищувати або порушувати теплоту ". Нарешті, Джоуль змушував обертатися цю трубку в магнітному полі вже під дією падаючих вантажів. Вимірюючи кількість теплоти, що виділилася в воді, і досконалу при опусканні вантажів роботу, він підрахував механічний еквівалент теплоти, який виявився рівним 460 кгм/ккал.

У тому ж році Джоуль повідомив про досвід, в якому механічна робота безпосередньо перетворювалася в теплоту. Він зміряв теплоту, що виділяється при продавлюванні води через вузькі трубки. При цьому він отримав, що механічний еквівалент теплоти дорівнює 423 кгм/ккал.

Надалі Джоуль знову повертався до експериментального визначення механічного еквівалента теплоти. У 1849 р. він виконав відомий досвід з вимірювання механічного еквівалента теплоти. За допомогою падаючих вантажів він змушував ось з лопатями обертатися всередині калориметр, наповненого рідиною (рис. 64). Вимірюючи досконалу вантажами роботу і виділену в калориметр теплоту, Джоуль отримав механічний еквівалент теплоти, що дорівнює 424 кгм/ккал.

Відкриття механічного еквівалента теплоти привело Джоуля до відкриття закону збереження і перетворення енергії. У лекції, прочитані ним у 1847 р. в Манчестері, він казав:

"Ви бачите, отже, що жива сила може бути перетворена в теплоту і що теплота може перетворюватися в живу силу, або в тяжіння на відстані. Всі троє, отже, -- саме, теплота, жива сила і притягання на відстані (до яких я можу зарахувати світло) - взаємно перетворюваність одне в одного. Причому за цих перетвореннях нічого не губиться ".