Джеймс Джаул

Джеймс Джаул  е английски физик.  Той установява, че няколко различни вида  енергия - механична, електрическа и  топлинна  -  могат да бъдат преобразувани една в друга, като по този начин създава предпоставки за форму

2010-10-11 15:14:05
Джеймс Джаул
Джеймс Джаул  е английски физик.  Той установява, че няколко различни вида  енергия - механична, електрическа и  топлинна  -  могат да бъдат преобразувани една в друга, като по този начин създава предпоставки за формулирането на Закон за запазване на енергията . През 1840 година Джаул открива връзката между електричесия ток, , протичащ през резистор  и отделяната топлина /Закон на Джаул/, а по-късно,  открива връзката на топлината с механичната работа.

Джеймс Джаул е роден на 24 декември 1818 година в предградие на Манчестър. Първоначалното си образование получава от частни учители, а от 1834 година учи при Джон Далтон в Манчестърското литературно и философско дружество. Две години по-късно Далтон получава удар и се оттегля, но въпреки това оказва значително влияние,  върху младия Джаул. През следващите години Джеймс Джаул учи при манчестърския учител Джон Дейвис и започва да се интересува от електричеството. След като завършва образованието си, се включва в ръководството на семейната пивоварна и участва активно в работата до 1854 година, когато предприятието е продадено. През целия си живот Джаул има значителни собствени доходи, с които финансира и научните си занимания.

Първоначално Джаул се занимава с наука като хоби, но още докато работи в пивоварната започва да проучва възможностите да замени  парните машини във фабриката  с новооткритите електромотори. През 1838 година Джаул прави първата си научна публикация в списанието „Анълс ъф Електрисити“. През 1840 година той  открива т.нар. Закон на Джаул и се опитва да го представи пред Кралското дружество , но е приет там като провинциален дилетант.

През 1843 година Джаул публикува експериментални резултати, според които установеният от него ефект на нагряване на електропроводниците се дължи на генериране на топлина в самия проводник, а не на пренос на топлина от друга част на опитното устройство. С това той пряко се противопоставя на преобладаващата дотогава калорична теория , според която топлината е особена субстанция , която не може да се появява и изчезва.

По това време Джаул прави първи опити да съпостави  работата на парния и електрическия двигател и установява, че при изгарянето на фунт въглища в парна машина се извършва пет пъти повече работа, отколкото при изразходването на фунт цинк в клетка на Гроув , примитивна батерия,  известна по това време. За тази цел той дефинира единица за извършвана работа, която е равна на способността да се издигне един фунт на височина един фут. Това е една от първите дефиниции на единица за измерване на работа, поради което на Джеймс Джаул е наречена единицата за работа в Международната система за единици - джаул.

С времето интересът на Джеймс Джаул се измества от чисто практическия проблем към по-общи разсъждения за превратимостта на енергията. Той се насочва към търсене на механичен еквивалент на топлината и установява, че за повишаването на температурата на 1 фунт вода с 1 Фаренхайт   е необходимо да се приложи 838 ft·lbf механична работа. Тази стойност се равнява на 4,51 J/cal, сравнително близка до съвременните измервания - 4,1860 J/cal.

Джаул обявява своите резултати на среща на химическата секция на  Британската асоциация  за напредък на науката в Корк  през 1843 година, но изявлението му е посрещнато с мълчание. Той упорито продължава да търси чисто механична демонстрация на преобразуването на работа в топлина. Прокарвайки вода през перфориран цилиндър, той успява за измери лекото вискозно нагряване на течността, като получава механичен еквивалент от 4,14 J/cal. Фактът, че стойностите, получени по електрически и по чисто механичен път, съвпадат поне в първия знак, за Джаул е убедително свидетелство за обратимостта на работа в топлина.

След това Джеймс Джаул опитва да докаже тезата си по трети начин. Той измерва генерираната топлина при прилагане на работа за свиване на газ и получава механичен еквивалент от 4,43 J/cal. Предложението за публикуване на резултатите от изследването е отхвърлено от Кралското дружество.

През 1845 година Джаул представя своето изследване „За механичния еквивалент на топлината“  на среща на Британската асоциация за напредък на науката в Кеймбридж. В него той описва най-известния си опит - падаща тежест завърта водно колело в изолирана бъчва с вода, нарастването на чиято температура се измерва. Този път той изчислява механичния еквивалент на 4,41 J/cal. През 1850 година публикува ново прецизирано измерване от 4,159 J/cal, близко до съвременните оценки

Първоначално работите на Джеймс Джаул не се приемат от научната общност, тъй като резултатите му зависят силно от точността на измерванията, а той твърди, че измерва температурите с необичайната за това време точност от 1/200 от градус Фаренхайт. Едва през 1847 година Херман фон Хелмхолц ,  формулирайки Закона за запазване на енергията , отчита приноса на Джаул и  Роберт фон Майер за определяне на механичния еквивалент на топлината.

През същата година Джаул се запознава с Джордж Стоукс, Майкъл Фарадей и Уилям Томсън . Макар Томсън да е скептичен към теорията за превратимост на топлината в работа, той постепенно се убеждава в правотата на Джаул. Между 1852 и 1856 година двамата водят оживена кореспонденция, като Джаул провежда експерименти, а Томсън анализира резултатите. Така се стига до откриването на ефекта Джаул-Томсън , създаването на абсолютната температурна сала  и по-широкото приемане на теорията на Джаул.

През 1850 година Джеймс Джаул е приет за член на Кралското дружество, през 1860 година става председател на Манчестърското литературно и философско дружество, а през 1872 година - на Британската асоциация за напредък на науката.

Джеймс Джаул умира на 11 октомври 1889 година. Автор: Тони

ОЩЕ ЗА...

КОМЕНТАРИ

Влез или се регистрирай за да пишеш...

Вход и регистрация

ЛЮБОПИТНО

 
Нагоре
Към пълната версия