Probablement no hi ha cap persona que no conegui el nom de James Joel. Els descobriments d'aquest físic s'utilitzen a tot el món. Quin camí va prendre el científic? Quins descobriments va fer?
La vida d'un físic excepcional
James Joule va néixer el 24 de desembre de 1818. La biografia del futur físic comença a la ciutat anglesa de Salford, a la família d'un propietari d'una cerveseria d'èxit. L'educació del nen es feia a casa, durant un temps li va ensenyar física i química John D alton. Gràcies a ell, el físic anglès es va enamorar de la ciència.
Joule no tenia bona salut, passava molt de temps a casa, fent experiments físics i experiments. Ja amb 15 anys, a causa de la mal altia del seu pare, va haver de dirigir la cerveseria amb el seu germà. Treballar a la fàbrica del seu pare no li va donar l'oportunitat d'anar a la universitat, així que James Joule es va dedicar completament al laboratori de casa seva.
De 1838 a 1847, el físic va estudiar activament l'electricitat i va fer el seu primer progrés científic. Als Annals of Electricity, va publicar un article sobre l'electricitat i el 1841 va descobrir una nova llei física, que ara porta el seu nom.
El 1847, Joule va contraure el seu primer i únic matrimoni amb Amelia Grimes. Aviat ho tenenNeixen Alice Amelia i Benjamin Arthur. El 1854 van morir la seva dona i el seu fill. El mateix Joule mor el 1889 a Anglaterra, a la ciutat de Sale.
Al llarg de la seva vida, va publicar uns 97 articles sobre física, alguns d'ells escrits conjuntament amb altres científics: Lyon, Thomson, etc. Pels èxits científics destacats i les lleis de la física descobertes, va rebre diverses medalles i va rebre un pensió vitalícia del govern del Regne Unit per un import d'unes 200 lliures.
Primers treballs i experiments
Mentre observava les màquines de vapor a la cerveseria del seu pare, James Joule va decidir substituir-les per d'elèctriques per millorar-ne l'eficiència. El 1838, va publicar un article en una revista científica on descriu el dispositiu d'un motor electromagnètic que va inventar. El 1840, van aparèixer nous motors elèctrics a la cerveseria, i el físic va continuar estudiant el corrent elèctric i l'alliberament de calor. Més tard va resultar que les màquines de vapor eren molt més eficients.
Durant els experiments, Joule crea termòmetres que poden mesurar la temperatura amb una precisió d'1/200 graus. Això li permet aprofundir en l'estudi de l'efecte tèrmic del corrent. El 1840, gràcies a més observacions, el físic descobreix l'efecte de la saturació magnètica. El mateix any, va enviar a la Royal Scientific Society el treball "Sobre la formació de calor mitjançant el corrent elèctric". L'article no ha estat valorat. Només el Manchester Literary and Philosophical Journal va acceptar publicar-lo.
Llei Joule-Lenz
No reconegut per la London Scientific Society, l'article després va resultar ser un dels principalsèxits del científic. A l'article, James Joule va parlar de la relació entre la força actual i la quantitat de calor alliberada. Va argumentar que la quantitat de calor que s'allibera al conductor és directament proporcional a la resistència del conductor, al quadrat de la força i al temps de pas del corrent.
En aquella època, Emilius Lenz va desenvolupar una teoria similar. El fet que la conductivitat d'un conductor metàl·lic depèn de la temperatura va ser descobert per un físic rus el 1832. Per determinar amb precisió la temperatura del conductor, el científic va inventar un recipient especial en el qual s'abocava alcohol. El cable pel qual passava el corrent es baixava a l'embarcació. A continuació, es va fer un seguiment de quant de temps s'escalfaria l'alcohol. Joule James Prescott va utilitzar un mètode similar, però va utilitzar aigua com a líquid.
Els resultats de molts anys d'investigació Lenz va publicar només l'any 1843, però en els seus escrits hi havia justificacions científiques més precises que la de Joule, l'obra del qual al principi ni tan sols volia ser impresa. Donada la primacia de Joule i els càlculs exactes d'Emil Lenz, es va decidir anomenar la llei amb tots dos. Amb el temps, la llei de Joule-Lenz va establir les bases de la termodinàmica.
Magnetostricció
Paral·lelament a les propietats del corrent elèctric, James Joule estudia els fenòmens magnètics. El 1842, s'adona que el ferro canvia de mida sota la influència de les ones magnètiques. Si es col·loquen barres metàl·liques en un camp magnètic, la seva longitud s'allargarà una mica.
La comunitat científica dubtava de l'existència de cap descobriment aquí. El canvi en la mida de les varetes va sertan insignificant que l'ull humà no podia captar-lo. Però el físic va desenvolupar una tècnica especial amb la qual va obtenir proves visuals.
Després va resultar que altres metalls també tenen aquest efecte, i el fenomen en si es va anomenar magnetostricció. Ara, s'han trobat moltes aplicacions per al descobriment del Joule. Per exemple, els metalls magnetostrictius serveixen com a material d'una guia d'ones per mesurar el nivell d'aigua als dipòsits. Aquest fenomen també s'utilitza per crear etiquetes en sistemes antirobatori.
Experiments amb gas
Als anys 40, James Joule va estudiar activament les propietats del gas, és a dir, els fenòmens associats a la seva expansió i contracció. Va fer un experiment amb l'expansió d'un gas enrarit, tot demostrant que la seva energia interna no depèn del volum. Només importa la temperatura del gas.
El 1848, Joule va mesurar la velocitat de les molècules de gas per primera vegada en la història de la física. Aquesta experiència va ser un dels primers treballs sobre la teoria cinètica dels gasos, donant impuls a més investigacions en aquesta àrea. El treball de Joule va ser continuat més tard per l'escocès James Maxwell.
Per a una important contribució científica en honor al físic anglès, es va anomenar la unitat per mesurar el treball, la quantitat de calor i energia, el Joule.
Joule i Thomson
William Thomson va tenir un gran impacte en les activitats de Joule i el seu reconeixement en el món científic. Els científics es van reunir el 1847 quan Joule va presentar un informe sobre mesures de l'equivalent mecànic de la calor a l'Associació Britànica de Científics.
Abans Thomson Joule no es prenia seriosament als cercles científics. Qui sap, potser no hauríem conegut les lleis de la física que va descobrir si William Thomas no hagués explicat la seva importància als "esnobs" de la comunitat britànica.
Junts, els físics van estudiar les propietats dels gasos i van descobrir que el gas es refreda durant l'estrangulació adiabàtica. És a dir, la temperatura del gas (o líquid) disminueix durant el pas per l'orifici (vàlvula aïllada). El fenomen s'anomena efecte Joule-Thomson. Ara aquest fenomen s'utilitza per obtenir temperatures baixes.
Els científics també van treballar en l'escala termodinàmica, que porta el nom del títol de Lord Kelvin, que pertanyia a William Thomson.
Confessió de James Joule
La fama i el reconeixement encara van superar el físic anglès. A la dècada de 1950, es va convertir en membre de la Royal Society de Londres i va rebre la medalla reial. El 1866 va rebre la medalla Copley i més tard la medalla Albert.
Vives vegades Joule es va convertir en el president de l'Associació Científica Britànica. Va rebre el títol de Doctor en Dret per les universitats de Dublin College, Edimburg i Oxford.
Hi ha una estàtua en el seu honor a l'Ajuntament de Manchester i un monument a l'abadia de Westminster. Hi ha un cràter James Joule a l' altre costat de la Lluna.
Conclusió
El famós científic, el nom del qual rep les lleis de la física i les unitats de mesura, no va poder aconseguir el reconeixement. Gràcies a la sevaperseverança i treball, no es va aturar davant nombrosos fracassos. Al final, va demostrar el dret al seu lloc sota el sol, o almenys en un cràter lunar.
