James Prescott Joule

James Prescott Joule
John Collier festménye (1882)
Született	Salford
Elhunyt	Sale
Állampolgársága	brit
Házastársa	Amelia Grimes
Szülei	Alice Prescott Ryann bezerra
Foglalkozása	fizikus
Tisztsége	szervezet titkára (1846–1850, Manchester Literary and Philosophical Society) elnök (1860–1862, Manchester Literary and Philosophical Society) elnök (1868–1870, Manchester Literary and Philosophical Society) elnök (1872–1874, Manchester Literary and Philosophical Society) elnök (1878–1880, Manchester Literary and Philosophical Society)
Iskolái	Manchesteri Egyetem
Kitüntetései	a Royal Society tagja American Academy of Arts and Sciences tiszteleti tagja Royal-érem (1852) Copley-érem (1870) Albert emlékérem (1880)
Sírhelye	Brooklands
A Wikimédia Commons tartalmaz James Prescott Joule témájú médiaállományokat.
Sablon Wikidata Segítség

James Prescott Joule (Salford, Anglia, 1818. december 24. – Sale, Anglia, 1889. október 11.) angol fizikus.

Élete és kutatásai

A Manchester melletti Salford sörgyárosának volt a fia. Gyenge testalkata miatt 15 éves koráig otthon nevelkedett, majd magántanártól tanult. A fizikát, kémiát és a matematikát John Daltontól tanulta. 1838-tól, 20 éves korától, már tudományos folyóiratokban jelentek meg írásai. 1840-ben felfedezte, hogy a testeket csak egy meghatározott mértékig lehet mágnesezni. Vizsgálta az elektromos áram hőhatását és felfedezte az ezzel kapcsolatos törvényt. Kísérletileg vizsgálta és meghatározta, hogy milyen számszerű kapcsolat van a munka és a belső energia változása között. Joule ismerte fel azt is, hogy a gáznak az edény falára gyakorolt nyomása a részecskék fallal történő ütközéséből származik. Tudományos tevékenységének elismeréseként a Királyi Tudományos Társaság tagjává választotta. James Prescott Joule nagyon alapos volt és nagy figyelmet fordított a részletekre. Kutatásai magát a hő keletkezését érintették. Életében sok időt fordított a hő mechanikai egyenértékének meghatározására, abbéli meggyőződéséből kiindulva, hogy a hő munkából származik. 1840-ben megállapította, hogy a vezetékben az elektromos áram által termelt hő arányos a vezeték ellenállásának és az áramerősség négyzetének szorzatával, amit azóta Joule törvényeként ismerünk. Sok más, a hő és az energia más formái közötti kapcsolatról szóló beszámolói között ez volt az első, amelyről cikke a Royal Society (Királyi Tudományos Társaság) lapjában jelent meg. 1842-től 1878-ig azt vizsgálta, hogy lehetséges-e mechanikai energiát közvetlenül hőenergiává alakítani bármilyen elektromos lépés nélkül. 1850-ben bemutatott híres „lapátkerék” kísérletével megalapozta a hőmennyiség és a mechanikai munka közötti azonosság elméletét. Joule-lal két német fizikus, Hermann von Helmholtz és Julius von Mayer, 1852-től 1862-ig az angol fizikus, William Thomson (a későbbi Lord Kelvin) is együtt dolgozott a fizikai törvényszerűségek kutatásán. Az általuk felfedezett energiamegmaradás törvénye kimondja, hogy az egyik formában felszabadult energia újra megjelenik egy másikban, és sohasem vész el. Megállapította továbbá a gázok hirtelen terjeszkedésekor előforduló hűtőhatást (Joule-Kelvin effektus), amit a hűtőrendszereknél azóta is használnak. 1847-ben házasodott össze Amelia Grimesszel. Mézesheteiket az Alpokban töltötték, ahol James folytatta tudományos kísérleteit. Mindig be akarta bizonyítani, hogy amikor a víz 778 láb magasból leesik, akkor hőmérséklete 1 °C-kal emelkedik. Elérkezett az alkalom, s amikor Chamonix-ba látogatott, egy hatalmas hőmérővel felszerelkezve megkísérelte ezt bebizonyítani. Nem járt sikerrel, mivel a víz ekkora magasságból nagyon permetszerűen hullott ahhoz, hogy a kísérlet sikerüljön. Három gyermekük volt: Benjamin Arthur (sz. 1849), Alice Amelia (sz. 1852) és még egy fiú, aki születésekor, 1854-ben feleségével együtt halt meg. Joule nem házasodott újra. Hasonlóan a legtöbb kutatóhoz, Joule tudása nem csak azokig a dolgokig terjedt, amit ma a „kutatás” szóval hozunk kapcsolatba. Legtöbb kísérleti kutatásának eredménye a gyakorlati eszközökben, új technológiákban ma is visszaköszön. Ezt figyelembe véve mondhatjuk, hogy Joule feltaláló is volt. Sok találmánya között említhetjük az elektromos ívhegesztést és a térkiszorításos szivattyút. Kutatásainak túlnyomó részét saját maga fedezte fel. Szerencsétlenségére 1875-ben elszegényedett, és az azt követő években folyamatosan betegeskedett egészen 1889. október 11-én Sale-ben (Cheshire megye, Anglia) bekövetkezett haláláig. Tiszteletére az energia nemzetközi mértékegysége, a joule róla kapta nevét.

Kortárs vélemények

A munkáival szemben tapasztalt legtöbb korai negatív vélemény oka a különösen pontos méréseken való alapulás volt. Állítása szerint mintegy 3 mK pontossággal tudta megállapítani a hőmérsékletet. Ez a kortárs fizikában ritka volt, de egyes kételkedők Sibum 1995-ös munkája szerint nem vették figyelembe a sörkészítésben való jártasságát és a technológiákhoz való hozzáférését. Joule kinetikus hőelméletet vezetett be, mely szerint a hő nem transzlációs, hanem rotációs kinetikus energia, mely egy fogalmi ugrást igényelt, mely a kérdést válaszolta meg, hogy ha a hő a részecskék mozgása, az miért nem szűnik idővel meg. Joule elvei szerint a részecskék ütközése teljesen elasztikus. Azonban az atomok és molekulák létét további 50 évig nem ismerték el, bár azon alapuló munkák a 19. században és a 20. század elején már voltak John Daltonétól Ernest Rutherfordéig. Egy Dalton munkáiból álló gyűjtemény 1893-ban jelent meg.

Emlékezete

Róla nevezték el a munka, a hőmennyiség és az energia mértékegységét.

Források

• Bottomley, J. T. (1882). „James Prescott Joule”. Nature 26 (678), 617–620. o. DOI:10.1038/026617a0. 
• Cardwell, D. S. L.. James Joule: A Biography. Manchester college Press (1991). ISBN 0-7190-3479-5 
• Forrester, J. (1975). „Chemistry and the Conservation of Energy: The Work of James Prescott Joule”. Studies in the History and Philosophy of Science 6 (4), 273–313. o. DOI:10.1016/0039-3681(75)90025-4. 
• Fox, R, "James Prescott Joule, 1818–1889", in North, J.. Mid-nineteenth-century scientists. Elsevier, 72–103. o. (1969). ISBN 0-7190-3479-5 
• Reynolds, Osbourne. Memoir of James Prescott Joule. Manchester Literary and Philosophical Society (1892). Hozzáférés ideje: 2014. március 5. 
• Sibum, H. O. (1995). „Reworking the mechanical value of heat: instruments of precision and gestures of accuracy in early Victorian England”. Studies in History and Philosophy of Science 26, 73–106. o. DOI:10.1016/0039-3681(94)00036-9. 
• Smith, C.. The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain. London: Heinemann (1998). ISBN 0-485-11431-3 
• Smith, C. & Wise, M.N.. Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin. Cambridge University Press (1989). ISBN 0-521-26173-2 
• Steffens, H.J.. James Prescott Joule and the Concept of Energy. Watson (1979). ISBN 0-88202-170-2 
• Walker, James. Physics 4th Edition. Pearson (1950). ISBN 978-0-321-54163-5 

További információk

• The scientific papers of James Prescott Joule (1884) - annotated by Joule
• The joint scientific papers of James Prescott Joule (1887) - annotated by Joule
• Classic papers of 1845 and 1847 at ChemTeam website On the Mechanical Equivalent of Heat and On the Existence of an Equivalent Relation between Heat and the ordinary Forms of Mechanical Power
• Joule's water friction apparatus at London Science Museum
• Some Remarks on Heat and the Constitution of Elastic Fluids, Joule's 1851 estimate of the speed of a gas molecule.
• University of Manchester material on Joule – includes photographs of Joule's house and gravesite
• (1889) „Dr. Joule”. Electrical Engineer, London (18 October), 311–312. o, Kiadó: Biggs & Co. (Hozzáférés: 2008. május 16.) - obituary with brief comment on Joule's family
• Joule Physics Laboratory Archiválva 2013. január 29-i dátummal a Wayback Machine-ben at the University of Salford
• [1] - contains further information on the origins of the Joules brewery and the link with James Prescott Joule