James Prescott Joule

Hayatı

24 Aralık 1818’de Manchester yakınlarındaki Salford’da İngiltere’de doğdu. Zengin bir bira üreticisi ailenin oğlu olarak dünyaya geldi. Benjamin & Alice’in beş çocuğundan biriydi.

Hassas ve zayıf bir çocuktu, normal okula gidemedi ve teyzesinden evde erken eğitimini aldı.

Çocukken elektrik ve etkileri ile büyülendi. Evde deneyler ve denemeler yapıyordu.

Babasının sağlığı azaldı ve ağabeyi ile birlikte 15 yaşında bira fabrikasında çalışmaya zorlandı. Eğitimini, yanında ünlü bir İngiliz kimyager olan John Dalton’dan aldı.

On dokuz yaşında elektromanyetik bir motor icat etti ve elektriksel miktarları belirleyen belirsiz ve rasgele yöntemlerle performansından duyduğu memnuniyetsizliği inceleyen bir makina, uygun ve bilimsel bir birimi benimsemesine neden oldu. Böylece 1840’da bir elektrik akımının geçişi ile iletkende hangi ısı üretildiğine göre yasanın nicel bir ifadesini vermeye başladı ve sonraki yıllarda elektrik enerjisi devreleri üzerine bir dizi değerli araştırmanın çalışmalarıydı. Konu “Enerji”.

James Prescott Joule, mekanik iş ile ısı transferi arasındaki ilişkiyi kurmak için en iyi bilinen bir İngiliz fizikçiydi. Bu çalışma daha sonra ‘Enerji Tasarruf Yasası’ nın keşfedilmesine yol açtı: ‘Enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir; Yalnızca bir formdan diğerine aktarılabilir “.

Kendisi, ilk yıllarından itibaren ısı ve elektrikle büyülenen yaratıcı ve kendine güvenen bir çocuktu. Elektriğe ve manyetizma konusundaki bilgilerinin çoğu, kendisi için tarihte bilimsel iz bırakan insanlar tarafından öğretildi. Yıllarca süren araştırmalardan sonra, termodinamiğin birinci yasasının keşfedilmesine yol açan bir deney tasarladı. Bu, hala ısı transferi araştırması alanındaki en önemli atılımlardan biri olarak kabul edildi.

Enerjiyi ölçmek için S. I. birimi olan Joule, onun adına adlandırılmış olup fizik ve çeşitli dallarına yaptığı katkının önemini vurgulamaktadır. Lord Kelvin ile birlikte, mutlak sıcaklık derecesini geliştirdi ve Joule-Thomson etkisini keşfetti. Bilim adamı olmasına rağmen, dini ve ruhani bir kişiliği vardı. Doğanın güzelliğine ve onu yöneten yasalara karşı benzersiz bir bağlılığa sahipti.

Kariyeri

1843’te Cork’da bulunan İngiliz Birliğinden makaleleri okundu. “Elektromanyetiğin Etkileri ve Mekanik Değeri” başlıklı bir makalede, isminin en geniş anlamıyla ilişkilendirildiği ilk örneği içeriyordu. “Isı” olarak nitelendirdiği bu içeriği ve mekanik gücün her harekete uğradığında daima eşdeğer bir ısı elde edildiğine dair inancını dile getirdi.

Suda, başka bir mıknatısın kutupları arasında küçük bir elektro-mıknatısı döndürerek su ile makinenin diğer bölümlerinde geliştirilen ısıyı ölçerek, bobinlerde indüklenen akım ve dönüşü sağlamak için gereken enerji hesaplandı.

Bir derecelik bir F bir kilo su ısıtma kapasitesine sahip ısı miktarı, belli bir mesafe boyunca 838 lb. yükselebilen mekanik kuvvete eşitti.

Aynı zamanda su, kılcal borular içerisine zorlandığında gözlemlenebilir olan ısıtma etkilerine dayanan bir başka belirleme getirdi; Bu şekilde elde edilen sayı 770 idi.

Havanın mekanik olarak sıkıştırılması ile oluşan ısının gözlemine bağlı olarak üçüncü bir yöntem, bir ya da iki yıl sonra kullanıldı ve 798 olarak sayı verdi.

Ve dördüncüsü bir çeşit kürek çarkıyla karıştırılmış sudan oluşan ve iyi bilinen bir sürtünme sonucu 890 çıktı (bkz. İngiliz Assoc Raporu, 1845). Ancak 781.5 denemeler sonucunda tekrarlanarak elde edildi.

1849’da Kraliyet Cemiyetine, konunun tarihiyle birlikte bir takım kararlar vermenin detaylarını içeren bir rapor sundu. Sonuç 772 idi. Uzun yıllar sonra İngiliz komitesinden onaylandı.

Bu araştırma sonucunda (1867’de) sayı 783 çıktı ve Joule eski kararlılığından ziyade sürtünme yöntemiyle daha doğru sonuçlar almaya yöneldi.

Bununla beraber son deneyler önlemler alınarak tekrarlandı ve bir kilo suyun sıcaklığını yükseltmek için Greenwich’in enleminde deniz seviyesinde harcanması gereken iş miktarı olarak tekrar sayı 772.55 gösterdi ve tartıldı. Vakum da 60 ila 61 F arasında değişti. Sonuç olarak, tutarsızlık Joule’in hatası değil, elektrik usulü ile belirleyiciliği bozan bir hataya kadar sürdü; çünkü standart olan aslında British Association komitesince ve kendisi tarafından kullanılan, amaçlanandan biraz daha küçüktü. Gerekli düzeltmeler yapıldığı zaman, iki yöntemin sonuçları neredeyse tamamen uyuşmuştu ve böylece sonuç 772.55 olarak kanıtlandı.

Buna ek olarak, Joule gazların sıkıştırılmasında yapılan çalışmalara ve küçük deliklerden (Lord Kelvin’le) basınç altında zorlanarak gerçekleştirdikleri termal değişiklikler, solüsyondaki hacim değişimi ve üretilen sıcaklığın değişimi gibi birçok araştırma yapılmaktadır. Katıların boylamasına uzatılması ve sıkıştırılması vs.

Bu araştırmalardan birincisi, Joule’nin tesadüfen buhar motorunun verimliliğini arttırmada yüzey yoğunlaşmasının değerini anlamasına yol açan deneyler sırasında oldu. Kullanılan küçük motorda yeni bir yoğunlaştırıcı şekli test edildi ve ortaya koyduğu sonuçlar Royal Society’nin özel hibesi tarafından desteklenen bir dizi araştırmanın başlangıç ​​noktası oluşturdu. Bu, ayrıntılı bir rapor olarak sunuldu.

Joule’nin Bilimsel makaleleri Londra Fizik Derneği tarafından toplanmış ve yayımlanmıştır. 1884’te çıkan ilk ciltte tek başına sorumlu olduğu araştırmalar ve 1887 tarihli ikincisi, diğer çalışanlarla birlikte yürüttüğü araştırmalar.

Kariyer Hayatındaki Başarılarının Kronolojik Sıralaması

-1838’de, on dokuz yaşında, bir elektromanyetik motor kurdu.

-1840’da bira fabrikasının buhar motorlarını, bilimsel ve ekonomik amaçlar için yeni icat edilen elektrik motoruyla değiştirmeye çalıştı. Bira fabrikasındaki makineleri daha yüksek bir verimlilik elde etmek için geliştirmek istedi.

-1841’de bir iletkende akım, direnç ve ısı arasındaki ilişkiyi kurmak için bir deney tasarladı. Bu ilişki Joule’un ilk yasası olarak bilinir.

-1845’te, enerjinin korunması konseptini anlamasına yardımcı olan kürek tekerleği deneyini bildirdi. Deneyde mekanik enerjinin ısı enerjisine dönüştüğünü ve bunun daha sonra ‘Enerjinin Korunması Kanunu’ na geçilmesini önerdi.

-1847’de Oxford British Association’da yaptığı sunumlarından birinde William Thompson ile tanıştı ve termal etkiler üzerine birkaç çalışma yapmak için onunla birlikte çalıştı. Joule Thomson etkisini ve sıcaklığın mutlak ölçeğini keşfettiler.

Büyük Eserleri

Isının doğasını inceledi ve mekanik işle olan ilişkisini keşfetti. Bu, termodinamiğin birinci yasasının geliştirilmesine yol açan enerjinin korunması kanununa yol açtı.

Joule’in bir kanala elektrik akımı geçişi ile salınan ısı miktarı arasındaki ilişkiyi veren ilk yasasını verdi. Yasalar “herhangi bir volkanik akımın düzgün hareketi ile gelişen ısı, o akım yoğunluğunun karesi ile çarpılarak iletilen dirence, dirençle orantılıdır” diyor.

William Thompson ile yaptığı çalışma Joule-Thomson etkisi olarak bilinen olağanüstü keşfi sağlamıştır. Bir gaz veya sıvının ısı değişimini, çevreyle ısı alışverişi yapmamak için yalıtılmış olarak tutulduğu bir vana içerisine zorlandığını da açıklamaktadır.

Ayrıca William Thomson ile sıcaklık derecesini hesapladı ve “Lord Kelvin” olarak da bilinir.

Ödüller ve Başarılar

1852’de, Royal Society’nin Kraliyet Madalyasını “Isının Mekanik Eşdeğeri Üzerine” adlı yayınlanmış makalesine layık gördü.

1860’da Manchester Edebiyatı ve Felsefe Topluluğu Başkanlığı görevine getirildi.

1872-1887 yılları arasında İngiliz Bilim İlerlemesi Derneği’nin başkanıydı.

1880’de, ısı, elektrik ve mekanik iş arasındaki ilişkiyi kurmak için Royal Society of Arts’ın Albert Madalyasını aldı.

Westminster Abbey’in kuzey korosunda bir anıt inşa edildi ve anısına  Manchester Town Hall’da bir heykel durmakta.

Kişisel Yaşamı ve Mirası

1847’de Liverpool’un Gümrük Muhafızı Vekili John Grimes’ın kızı Amelia Grimes ile evlendi. İki çocuğu vardı, Benjamin Arthur ve Alice Amelia.

1854’te karısı ve oğlu öldü. Bu talihsiz olaydan sonra, hayatının sonuna kadar yorulmadan çalışan bir dul olarak yaşıyordu.

İngiliz hükümeti, ona ömür boyu süren iş ve kazanımlar için emeklilik aylığı olarak iki yüz sterlin verdi. Enerji alanındaki benzersiz çalışması ve boyutları halen bugün yapılan birçok araştırmanın temelini oluşturmaktadır. S.I. enerji ve çalışma birimi Joule, onun adını almıştır.

11 Ekim 1889’da İngiltere’de uzun bir hastalık sürecinden sonra öldü.