Джеймс Джоуль – ученый из Великобритании, который провел глубокие исследования в области физики, особенно посвятившись изучению законов термодинамики. В его честь была названа единица измерения энергии в Международной системе единиц – джоуль.
Весь свой научный путь Джеймс Джоуль посвятил изучению электричества и термодинамики, став одним из величайших физиков 19 века. Его исследования в области магнетизма привели к нескольким ключевым открытиям, включая важную теорию энергии. Сегодня единица измерения энергии джоуль известна каждому, и она была названа в честь этого выдающегося ученого.
Значительные научные исследования Джоуля в области термодинамики поставили его на уровень с самыми выдающимися учеными различных эпох. Однако успех сопровождал Джоуля далеко не всегда – много лет ему приходилось убеждать своих коллег в правильности своих теорий.
Ранние годы
24 декабря 1818 года в семье успешного пивовара из Солфорда родился будущий ученый. Этот город находится недалеко от Манчестера. Уже в раннем детстве у Джеймса были выявлены проблемы с опорно-двигательным аппаратом, которые привели к искривлению позвоночника. Из-за своего заболевания мальчик не посещал обычную школу, получая знания от домашних учителей. В свободное время он помогал отцу на его фабрике.
Отсутствие общения со сверстниками сделало Джоуля довольно замкнутым ребенком. Возможно, это и стало причиной его сложных отношений с коллегами в научном сообществе в будущем.
Вместе с своим братом Бенджамином, юноша изучал науки под руководством профессора физики и математики Джона Далтона. Именно благодаря влиянию этого выдающегося ученого, Джоуль с глубоким интересом увлекся исследованиями, после чего посвятил всю свою жизнь изучению различных физических явлений.
Первые эксперименты молодой исследователь проводил в подвале своего дома, где ему удалось создать небольшую лабораторию. Позже Джеймс Джоуль поступил в Манчестерский университет и продолжил изучать науку под руководством выдающихся британских профессоров.
Благодаря глубокому исследованию магнетизма и воздействия электрического тока молодой человек придумал свой первый электродвигатель. В то же время он проводил опыты с применением термодинамики и электричества. Уже в возрасте двадцати лет Джоуль заменил паровой двигатель на винокурне своего отца, установив вместо него электрический. Это изобретение позволило значительно сократить экономические затраты и сделать производство более эффективным.
Наука
Закон Джоуля, который мы знаем сегодня, является результатом долгой и усердной работы британского ученого. В процессе своих исследований Джеймс неоднократно сталкивался с сомнениями и критикой со стороны признанных научных авторитетов общества. Всю жизнь этот физик был вынужден доказывать свою правоту и завоевывать признание у скептически настроенных коллег.
Важным моментом в его исследовательской деятельности стал 1850 год, когда он опубликовал ряд научных работ по измерению механического эквивалента тепловой энергии, включая описание своего знаменитого лопаточного аппарата.
В результате продолжительных исследований тепла, выделяемого электрическими цепями, был открыт знаменитый закон Джоуля. Джеймс заметил, что при прохождении электрического тока через проводник его температура значительно возрастает. Благодаря этому закону легко можно определить количество тепловой энергии, выделяемой при прохождении электрического тока через сопротивление.
В 1850-х годах Джоуль и его коллега Уильям Томпсон установили, что если разрешить газу расширяться без выполнения другой внешней работы, его температура начнет понижаться. Сейчас это явление называется эффектом Джоуля-Томпсона и широко используется при производстве кондиционеров и холодильного оборудования.
В 19-м веке научная деятельность была достаточно сложной, и не каждый исследователь мог достичь успеха. Родная страна Жоуля не присуждала ученых степеней, и профессиональной научной квалификации в стране тоже не было. Только единицы из тех, кто публиковал исследовательские работы, могли рассчитывать на хорошо оплачиваемую работу в сфере науки.
Джеймс проводил большую часть своих экспериментов в подвале своего дома, где он создал небольшую научную лабораторию. Все его исследования были финансированы личными средствами, он не получал никакой официальной поддержки.
Тем не менее, в 1866 году ученому удалось добиться признания в ученых кругах. Он был удостоен ордена Копли, самой престижной научной награды от британского Королевского общества. Кроме того, он дважды был избран президентом Ассоциации развития науки своей страны.
Борьба за авторство в открытии закона сохранения энергии
В конце 1840-х годов Джоуль и его соперник Юлиус Роберт Майер привлекли внимание после публикации статьи в «Трудах Французской академии наук». Они начали спор о том, кто первым открыл закон сохранения энергии в термодинамических системах. Несмотря на то, что статья Майера вышла раньше, ее не восприняли серьезно, так как Майер был врачом, а не ученым. В то время как Джоуля уже поддерживали крупные физики, особенно после его выступления на Британской научной ассоциации в 1847 году. Позже ученые стали разделяться на тех, кто поддерживал приоритет Джоуля, и на тех, кто поддерживал Майера.
За длительный период научной деятельности английский ученый опубликовал почти сто научных работ, из которых двадцать были написаны совместно с Лайоном Плэфэром и Уильямом Томсоном. В основном совместные статьи посвящены проблемам использования механической теории тепла в молекулярной физике, акустике и теории газов.
Личная жизнь
В 1844-м году Джоуль встретил Амелию Граймс, с которой через три года вступил в брак. У них появились два ребенка, и в то же время Джеймс получил возможность открыть новую лабораторию с более современным оборудованием. Их счастливую семейную жизнь разрушила смерть Амелии в 1854 году.
Смерть и память
Ученый сильно болел в последнее время, и это стало причиной его ухода 11 октября 1889 года. Джеймс Джоуль отметил 70-летний юбилей и вел уединенный образ жизни в британском Чешире.
В этом же году прошел второй Международный конгресс ученых-электриков, на котором была названа унифицированная единица измерения энергии, работы и количества теплоты в честь физика. Эта единица стала одной из основных в системе измерения и получила имя в честь ученого.
Установка монумента памяти Джеймса Джоуля была осуществлена в городской ратуше Манчестера, напротив памятника ученому Дальтону. Автором скульптурной композиции является Альфред Гильберт.
В 1970 году по решению Международного астрономического союза был дано имя физику одному из кратеров на обратной стороне Луны.
