Jamesas Prescottas Joule'as gimė šiaurės vakarų Anglijoje Salfordo mieste, netoli Mančesterio, 1818 m. gruodžio 24 d. Džaulų šeima buvo gana turtinga – jo tėvas turėjo nuosavą alaus daryklą. Tai leido Jamesui gauti kokybišką išsilavinimą namuose.
Pirmasis jo mokytojas buvo Johnas Daltonas, garsus mokslininkas, studijavęs fiziką, chemiją ir gamtos mokslus. Jis įnešė neįkainojamą indėlį į Jameso mokslinę ateitį, sukeldamas susidomėjimą skaitmeninių duomenų rinkimu ir loginiu jų aiškinimu. Vienintelis dalykas, kurio berniukui trūko, buvo matematika, kuri apsiribojo tik pradiniais pagrindais. Tai sukėlė sunkumų tolesniame Joule moksliniame darbe, tačiau tai neturėjo lemiamo vaidmens.
Nuo mažens, laisvu nuo studijų laiku, Jamesas dirba tėvo gamykloje. Daltono padedamas, būdamas 19 metų, jis pradėjo pirmuosius mokslinius tyrimus ir netrukus visus alaus daryklos garo variklius pakeitė pelningesniais elektriniais analogais.
Po metų jo straipsnis buvo paskelbtas garsiame žurnale „Elektros metraščiai“. Jame jaunasis mokslininkas aprašo elektromagnetinio variklio konstrukciją ir veikimo principą. Tai buvo tik Džaulio darbo elektromagnetizmo srityje pradžia. 1840 m., atlikdamas feromagnetų tyrimus, jis atrado magnetinio prisotinimo efektą, o 1842 m. – magnetostrikcijos reiškinį.
Vienas iš Džaulio įkvėpėjų buvo Michaelas Faradėjus ir jo darbas apie magnetizmo ir elektros srovės sąveiką. Atlikdamas nuolatinius fizinius eksperimentus šioje srityje, mokslininkas pasiekia vieną iš pagrindinių savo mokslinės karjeros laimėjimų – nustato ryšį tarp srovės stiprumo ir jos generuojamos šilumos. Remiantis Džaulio tyrimais, laidininke susidaranti šiluma yra proporcinga jo varžai ir per jį einančios srovės kvadratiniam stipriui.
Pirmą kartą Joule paminėjo šiuos santykius 1841 m., Tačiau šis teiginys turi ir antrą pripažintą autorių - rusų mokslininką Lenzą, kuris padarė panašias išvadas 1842 m. Šiandien įstatymas pavadintas Joule-Lenz vardu.
1843 m. Džaulis nusprendė išplėtoti Juliaus Mayerio išsakytą idėją apie atliekamo mechaninio darbo ir generuojamos šilumos kiekio ryšį. Norėdami tai padaryti, jis įdėjo elektromagnetą į kolbą su vandeniu, kuris sukasi veikiant skęstiklio slėgiui, nepaisant to, kad pats indas buvo magnetiniame lauke. Taigi Džaulis rodo, kad kalorijų teorija yra neteisinga ir šiluma išsiskiria darbo metu, o ne iš supančios erdvės. Mokslininkui pavyko išvesti skaitinį santykį, kuris šiuolaikinėje fizikoje žinomas kaip mechaninis šilumos ekvivalentas, lygus 4,2 J/cal.
Straipsnyje „Apie magnetoelektros šiluminį poveikį ir mechaninę šilumos reikšmę“ Džaulis išdėstė šio eksperimento aprašymą ir jo mokslinę reikšmę.
Per ateinančius kelerius metus mokslininkas toliau tyrinėjo šilumos išsiskyrimą atliekant įvairius mechaninius veiksmus (praleidžiant vandenį per siauras skylutes, suspaudžiant dujas ir kt.). Kad galėtų atlikti savo eksperimentus, Jamesas ir jo šeima persikėlė į Mančesterį 1844 m. Jie apsigyveno dideliame name netoli miesto centro, kur mokslininkui buvo įrengta laboratorija. Ten Džaulis atrado savo garsųjį energijos tvermės dėsnį, kuriam vėliau jo vardas buvo įamžintas kaip matavimo vienetas.
1847 metais mokslininkas susipažino su Williamu Thomsonu. Jis pradeda su juo bendrus tyrimus, kurių rezultatas buvo Džaulio-Tomsono dėsnis, naudojamas suskystinti dujas. Taip pat du puikūs mokslininkai sugeba sukurti termodinaminę skalę.
Tomsonui padedant, Joule'o darbai pagaliau patraukia pasaulio mokslo bendruomenės dėmesį, kuri ilgą laiką nekreipė dėmesio į talentingą fiziką. Jis kalba susitikime Oksforde ir daro įspūdį Didžiosios Britanijos mokslininkų asociacijai.
Tais pačiais metais Joule vedė Ameliją Grimes ir susilaukė dviejų vaikų.
1850 metais Džaulis buvo priimtas į Londono karališkosios draugijos gretas.
1854-ieji buvo lūžis anglų mokslininko gyvenime. Šiuo metu jo žmona miršta, jis parduoda savo tėvų alaus daryklą ir stačia galva pasineria į mokslus. Už gautas pajamas jis įsirengė modernią laboratoriją, kurioje praleido didžiąją dalį savo laisvalaikio. 1854–1889 m. jis paskelbė 97 mokslinius straipsnius, skirtus klasikinei ir molekulinei fizikai, akustikai ir šilumos bei dujų teorijai.
1866 m. jis buvo apdovanotas savo pirmuoju apdovanojimu – Copley medaliu, o 1880 m. – antruoju – Alberto medaliu.
1870-aisiais mokslininkė tapo teisės mokslų daktaru Edinburgo ir Leideno universitetuose, gavo du Karališkosios draugijos medalius, o nuo pačios Anglijos karalienės – riteriu. 1872 m. buvo išrinktas Britų asociacijos prezidentu, o vėliau, 1877 m., buvo perrinktas antrai kadencijai. Nuo 1878 metų Džaulis gaudavo garbingą mėnesinę 215 svarų pensiją.
Mokslininkas mirė 1889 metų spalio 11 dieną Sale miestelyje netoli Mančesterio. Prieš pat mirtį jis išleido dviejų tomų savo mokslinių pastabų rinkinį „J. P. Joule’o moksliniai straipsniai“, kuriame aprašomi jo išradingi fiziniai eksperimentai. Daugelis jų tapo neatsiejama šiuolaikinės fizikos dalimi.
Pagrindinis Džaulio mokslinės veiklos bruožas – jo eksperimentų paprastumas. Be to, jie visi išsiskyrė nuostabiu tikslumu ir aiškumu. Mokslininkas buvo tvirtai įsitikinęs, kad pasaulis yra daug paprastesnis, nei mes manome, ir visi dalykai jame sąveikauja tarpusavyje. Tokios sąveikos paieška buvo pagrindinis visų jo tyrimų tikslas.
Mančesterio rotušėje mokslininko garbei buvo pastatytas paminklas, iš karto priešais paminklą jo mokytojui Daltonui.
Šiame straipsnyje pateikiama trumpa Jameso Joule'o anglų fiziko biografija.
Joule James Prescott trumpa biografija
Jamesas Prescottas Joule'as gimė 1818 m. gruodžio 24 d. turtingo alaus daryklos savininko šeimoje. Gera šeimos finansinė padėtis leido Jamesui mokytis namuose iki 15 metų. Gavęs puikių žinių fizikos, matematikos ir chemijos srityse, o jausdamas tolesnį trauką mokslams, Jamesas Joule'as panoro tęsti mokslus. Tačiau likimas lėmė kitaip - dėl tėvo ligos jis ir vyresnis brolis kurį laiką vadovavo šeimos alaus daryklai.
Dabartinės aplinkybės nesutrukdė Jamesui siekti mokslo. Namuose jis organizuoja fizikos laboratoriją ir pradeda vykdyti savo eksperimentus. Per pirmąjį savo darbą su elektros varikliais mokslininkas atrado štai ką: elektros mašinų galia yra tiesiogiai proporcinga įtampos ir srovės gamybai.
7 metus, pradedant 1847 m., mokslininkas atliko daugybę eksperimentų, siekdamas ištirti šilumos poveikį elektros srovei, tekančiai per laidininką. Jo darbo rezultatas buvo proporcingo ryšio tarp laidininke išsiskiriančios šilumos kiekio, tam tikros medžiagos varžos ir per ją praeinančios srovės kvadrato atradimas.
Joule atradimas padarė jį žinomu mokslininku. Bendrą darbą jam pasiūlė W. Thomsonas. Jie, dirbdami kartu, iš tikrųjų tapo visų šaldymo įrenginių ir šaldytuvų pirmtakais. Džaulis atrado, kad dujų išsiplėtimas neatliekant jokio darbo žymiai sumažina jų temperatūrą. Šis efektas buvo pavadintas mokslininkų vardu – jis vadinamas Džaulio-Tomsono efektu.
Jamesas Joule'as yra gana žinomas žmogus. Visi žinome šį pavadinimą iš mokyklos fizikos pamokų. Tačiau tada niekas nesigilino į jo biografiją ir pasiekimus, tačiau jo gyvenimo kelias labai įdomus. Straipsnyje pažvelgsime į išsamią mokslininko biografiją, taip pat pakalbėsime apie tai, ką jis pasiekė.
Vaikystės metai
Jamesas Joule'as, kurio biografiją svarstome, gimė 1818 m., gruodžio 24 d. Berniukas gimė turtingoje Salforde esančios alaus daryklos savininko šeimoje. Jamesas mokėsi namuose. Pirmasis jo fizikos, chemijos ir elementarios matematikos mokytojas buvo Daltonas. Nuo 15 metų berniukas dirbo savo tėvo gamykloje ir tiesiogiai dalyvavo jos valdyme. Šią veiklą jis derino su metų studijomis.
Pirmosios studijos
Kada Jamesas Joule'as susidomėjo mokslu? Trumpa vaikino biografija pasakoja, kad pirmuosius tyrimus jis pradėjo atlikti 1837 m. Tada jį labai domino klausimas, kaip jo tėvo alaus darykloje garo variklius pakeisti elektriniais. Po metų jaunuolis viename iš mokslinių žurnalų paskelbė savo pirmąjį darbą apie elektrą. Tai padaryti jam patarė mokytojas Johnas Davisas, kuris, beje, buvo artimas Sturgeono, išradusio elektros variklį, draugas. Žurnalas, kuriame buvo leidžiamas Jamesas Joule'as, taip pat priklausė Sturgeon. 1840 m. jaunas tyrėjas pastebėjo magnetinio prisotinimo poveikį įmagnetindamas feromagnetus. Nuo to momento iki 1845 metų jis aktyviai eksperimentiškai tyrinėjo elektromagnetinius reiškinius.
Džaulio dėsnis
Ką Joule'as Jamesas Prescottas daro toliau? Trumpa vyro biografija tęsiasi tuo, kad 1841 m. jis atrado dėsnį dėl kvadratinio santykio tarp srovės stiprumo ir išsiskiriančios šilumos. Vėliau įstatymas gavo jo vardą, bet žinome kaip Džaulio-Lenco dėsnį, nes 1842 metais jį atrado vokiečių kilmės fizikas iš Rusijos Emilius Lencas. Mokslininko atradimas nebuvo įvertintas. Londono karališkoji draugija jį ignoravo, o pats kūrinys buvo išspausdintas kukliame periodiniame leidinyje.
Darbas dėstytoju
Bet kam dirbo Jamesas Joule'as? Įdomūs faktai apie šį žmogų yra reti, tačiau žinoma, kad jis buvo dėstytojas. Mums jau žinomas Sturgeonas persikėlė į Mančesterį ir ten atidarė Praktinių žinių galeriją, kur pakvietė Džoulį dėstytoju. Keista, bet kai kuriuos mokinius mokė pats Jamesas Joule'as!
Tuo metu savo tyrimuose mokslininkas daug laiko skyrė elektromagnetinių variklių ekonominės naudos klausimui. Iš pradžių jis manė, kad elektromagnetai turi didžiulį potencialą, tačiau netrukus jis asmeniškai įsitikino, kad garo varikliai yra daug efektyvesni. Joule paskelbė šio tyrimo rezultatus neslėpdamas savo nusivylimo.
Mokslininko atradimai įvyko labai greitai. Jau 1842 m. jis aprašė magnetostrikciją, kurią sudaro tai, kad kūnai keičia savo dydžius ir tūrį skirtingais įmagnetinimo laipsniais. Po metų jis baigia šilumos susidarymo laidininkuose tyrimus ir paskelbia savo rezultatus. Jie susideda iš to, kad sukurta šiluma nėra paimama iš išorės. Tai visiškai paneigė kalorijų teoriją, kurios šalininkai tuo metu dar egzistavo.
Laikotarpiu nuo 1843 iki 1850 metų vyras atliko daugybę tyrimų, tobulindamas savo techniką ir daugybe eksperimentų patvirtindamas energijos taupymo principo teisingumą.
Šeima
1844 m. Joules pakeitė savo gyvenamąją vietą. Naujoje vietoje vyras susipažįsta su būsima žmona Amelia Grimes. 1847 metais pora susituokė ir susilaukė dukters bei sūnaus. Tuo pačiu metu namuose Džaulis įsirengia patogią laboratoriją eksperimentams atlikti. Tačiau jo laimė truko neilgai, nes 1854 metais mirė jo mylima žmona.
Bendras studijų aprašymas
Iki 1840-ųjų pabaigos mūsų straipsnio herojaus darbai sulaukė visuotinio pripažinimo. 1847 m. mokslininkas susipažino su Thomsonu, kuris labai vertino Džaulio eksperimentinę techniką. Tada mokslininkai pradeda bendradarbiauti. Thomsono idėjos apie molekulinę kinetinę teoriją susiformavo daugiausia Jameso idėjų įtakoje. Kartu mokslininkai sukuria termodinaminę temperatūros skalę.
Panašu, kad Jamesas Joule'as ir jo atradimai nesensta, nes po metų jis pasiūlė panaudoti dujų modelį analizuoti šiluminio poveikio atsiradimą, kai slėgis didėja. Džaulio dujų modelį sudarė mikroskopiniai elastingi rutuliukai, kurie sukūrė slėgį liečiant indo sieneles. Vokiečių fiziko Clausiaus patarimu mokslininko tyrimai publikuoti žurnale „Filosofiniai sandoriai of the Royal Society“. Šis darbas turėjo didžiulę įtaką termodinamikos formavimuisi ir vystymuisi, nepaisant to, kad vėliau Joule tyrimuose buvo rasta daug klaidų. Be to, eksperimentai yra panašūs į tuos, kuriuos Van der Waals atliko 1870-aisiais, kad imituotų tikras dujas.
1850 metais vyras tapo Londono karališkosios draugijos nariu. 1851 m. atliktuose tyrimuose, kuriuose buvo siekiama sukurti teorinį šilumos, kaip mažų elastingų dalelių judėjimo, modelį, mokslininkas labai tiksliai apskaičiavo kai kurių dujų šiluminę talpą. Po metų jis kartu su savo senu draugu Thomsonu aprašė dujų temperatūros pokyčių reiškinį adiabatinio droselio metu. Vėliau šis efektas buvo pavadintas Joule-Thomson. Be to, šis atradimas prisidėjo prie naujos gamtos mokslų šakos – žemos temperatūros fizikos – atsiradimo.
1850-aisiais mokslininkas paskelbė straipsnių seriją, skirtą elektriniams matavimams. Nepaisant galimybės naudoti šiuolaikinį dizainą, Jamesas Joule'as buvo įsitikinęs, kad tik eksperimentuojant galima gauti tiksliausius rezultatus.
1859 metais mokslininkas pradėjo tirti kietųjų kūnų termodinamines savybes. Aptinka nestandartines gumos savybes, lyginant su kitomis medžiagomis. Po metų jo interesai – miražai, atmosferos perkūnija ir meteoritai, kuriuos jis bando paaiškinti moksliniu požiūriu.
Šilumos ekvivalentas
Nuo 1843 metų mokslininkas ieško mechaninio šilumos atitikmens. Eksperimentų dėka jam pavyksta parodyti, kad tam tikras šilumos kiekis gali būti paverstas tam tikra mechanine jėga. Tais pačiais metais jis paskelbė savo tyrimų rezultatus, o po metų suformulavo kristalinių kūnų šiluminės talpos dėsnį, kuris žinomas kaip Džaulio-Kopo dėsnis. Tačiau tikslią savo dėsnio formuluotę ir eksperimentinį patvirtinimą Džolis pateikė tik 1864 m.
Po to Joule'as Jamesas Prescottas, kurio trumpa biografija aprašyta aukščiau, atsidėjo šilumos susidarymo, kai skystis praeina per siaurus vamzdelius, tyrimui. 1847–1850 m. jam pavyko gauti tiksliausią mechaninį šilumos ekvivalentą. Tam naudojamas metalinis kalorimetras, kuris montuojamas ant medinio suoliuko. Šiame eksperimente jis ištyrė šilumos kiekį, kuris išsiskiria sukimosi metu dėl ašies trinties. Kai kurie mokslininko vertinimai yra labai artimi tikslioms vertėms, kurios buvo rastos praėjusiame amžiuje.
Kova dėl autorystės
1840-aisiais spausdintinėje žiniasklaidoje kilo rimtų diskusijų apie tai, kas buvo energijos tvermės dėsnio tarp Mayer ir Joule atradėjas. Tiesą sakant, Mayeris savo darbą paskelbė anksčiau, tačiau niekas į tai rimtai nežiūrėjo, nes jis pats pagal profesiją buvo gydytojas. Jameso Joule'o įstatymas sulaukė didelio palaikymo, nes jo kandidatūrą tuo metu palaikė tokie mokslininkai kaip Stokesas, Faradėjus ir Thomsonas. Vieni atvirai palaikė Mayerį, pabrėždami, kad jis pirmasis atrado, o kiti gynė teisę į Džaulio autorystę. Galiausiai autorystės prioritetas buvo paliktas Mayeriui.
Atmintis
Karalienės medaliu apdovanotas fizikas Jamesas Prescottas Joule'as. 1860 m. jis tapo Mančesterio literatūros ir filosofijos draugijos prezidentu. Be to, jis yra įgijęs teisės mokslų daktaro laipsnius Dublino Trinity koledže, teisės mokslų daktaro laipsnius Edinburgo universitete ir civilinės teisės daktaro laipsnius Oksfordo universitete. 1866 metais jis gavo Copley medalį, o 1880 metais tapo Alberto medalio laureatu. Po 8 metų vyriausybė skyrė jam visą gyvenimą trunkančią pensiją. Joule du kartus tapo Britanijos mokslo asociacijos prezidentu.
1889 metais jo vardu buvo pavadintas šilumos, energijos ir darbo kiekio matavimo vienetas. Mančesterio rotušėje yra paminklas mokslininkui, kuris yra priešais Daltono paminklą.
James Prescott Joule yra puikus anglų fizikas. Jis nuodugniai ištyrė šiluminės energijos prigimtį ir atrado jos ryšį su elektros srove, einančia per laidininką. Jis atrado daug dėsnių, ypač pirmąjį termodinamikos dėsnį. Išgaunamos šilumos kiekio matavimo vienetas pavadintas mokslininko vardu – Džaulis. Didysis mokslininkas taip pat įnešė neįkainojamą indėlį į praktinį elektros panaudojimą. Jis atliko elektros variklių ir magnetų charakteristikų modernizavimo ir tobulinimo darbus.
Jamesas Prescottas Joule'as gimė 1818 m. gruodžio 24 d. turtingo alaus daryklos savininko šeimoje. Dėl geros šeimos finansinės padėties Jamesas iki 15 metų mokėsi namuose savo gimtajame mieste Salforde. Tam prisidėjo ir būsimojo mokslininko sveikatos problemos. Po tokios mokyklos, kurioje, beje, gavo gana geras matematikos, fizikos ir chemijos žinias, Jamesas natūraliai norėjo toliau mokytis. Tačiau dėl tėvo ligos jis su vyresniuoju broliu kurį laiką buvo priversti vadovauti šeimos alaus daryklai.
Namuose Jamesas įkūrė fizikos laboratoriją ir pradėjo atlikti eksperimentus. Atlikdamas pirmųjų elektros variklių veikimo tyrimus, mokslininkas išsiaiškino, kad elektros mašinų galia yra proporcinga srovės ir įtampos sandaugai.
Nuo 1847 m., septynerius metus, mokslininkas atlieka eksperimentus, siekdamas ištirti elektros srovės, praeinančios per laidininką, šiluminį poveikį. Jo darbo rezultatas buvo proporcinga laidininke susidarančios šilumos kiekio, pačios medžiagos varžos ir per ją einančios srovės kvadrato priklausomybė.
Jamesas Prescottas Joule'as, dirbdamas su Williamu Thomsonu, iš esmės tapo visų šaldytuvų ir šaldymo įrenginių pirmtaku. Jis įrodė, kad dujų išplėtimas neatliekant darbo žymiai sumažina jų temperatūrą. Šis efektas buvo pavadintas abiejų mokslininkų vardu – Džaulio-Tomsono efektas.
1850 metais mokslininkas buvo išrinktas tikruoju Britanijos karališkosios draugijos nariu. O 1961 metais jo amžininkai mokslininko vardu pavadino darbo ir energijos vienetą tarptautinėje SI sistemoje. Tai tik mažytė mokslininko indėlio dalis, tiesiogiai susijusi su elektros tyrimais ir plėtra. Jo dalyvavimas viso mokslo, taip pat ir šiuolaikinio mokslo, formavime yra tiesiog neįkainojamas.
Džaulis. Šio fiziko atradimai pritaikomi visame pasaulyje. Kokiu keliu pasuko mokslininkas? Kokius atradimus jis padarė?
Nuostabaus fiziko gyvenimas
Jamesas Joule'as gimė 1818 m. gruodžio 24 d. Būsimo fiziko biografija prasideda Anglijos mieste Salforde, sėkmingo alaus daryklos savininko šeimoje. Berniukas kurį laiką buvo mokomas fizikos ir chemijos, jo dėka anglų fizikas pamilo mokslą.
Džaulis nebuvo geros sveikatos, jis daug laiko praleido namuose, atliko fizinius eksperimentus ir eksperimentus. Jau būdamas 15 metų dėl tėvo ligos jam su broliu teko vadovauti daryklai. Darbas tėvo gamykloje nesuteikė galimybės stoti į universitetą, todėl Jamesas Joule'as visiškai atsidavė savo namų laboratorijai.
1838–1847 m. fizikas aktyviai studijavo elektrą ir pasiekė pirmųjų mokslinių sėkmių. Žurnale „Annals of Electricity“ jis paskelbė straipsnį apie elektrą, o 1841 m. atrado naują fizikinį dėsnį, kuris dabar vadinamas jo vardu.
1847 m. Joule sudarė savo pirmąją ir vienintelę santuoką su Amelia Grimes. Netrukus jiems gimė Alice Amelia ir Benjamin Arthur. 1854 m. mirė jo žmona ir sūnus. Pats Džaulis miršta 1889 metais Anglijoje, Sale mieste.
Per savo gyvenimą jis paskelbė apie 97 fizikos darbus, kai kurie iš jų parašyti kartu su kitais mokslininkais: Lionu, Thomsonu ir kt. Už išskirtinius mokslo pasiekimus ir atrastus fizikos dėsnius jis buvo apdovanotas keliais medaliais ir gavo pensiją iki gyvos galvos iš britų. vyriausybės suma apie 200 svarų.
Pirmieji darbai ir eksperimentai
Stebėjęs garo variklius savo tėvo alaus darykloje, Jamesas Joule'as nusprendė juos pakeisti elektriniais, kad padidintų efektyvumą. 1838 m. jis paskelbė straipsnį moksliniame žurnale, kuriame aprašė savo išrasto elektromagnetinio variklio konstrukciją. 1840 metais alaus darykloje pasirodė nauji elektros varikliai, fizikas toliau tyrinėjo elektros srovę ir šilumos gamybą. Vėliau paaiškėjo, kad garo mašinos buvo daug efektyvesnės.
Savo eksperimentų metu Džaulis kuria termometrus, galinčius matuoti temperatūrą 1/200 laipsnio tikslumu. Tai leidžia jam gilintis į tyrimą 1840 m. dėl tolesnių stebėjimų fizikas atranda magnetinio prisotinimo poveikį. Tais pačiais metais jis išsiuntė Karališkajai mokslo draugijai darbą „Apie šilumos susidarymą elektros srove“. Straipsnis nebuvo įvertintas. Jį leisti sutiko tik Mančesterio literatūros ir filosofijos žurnalas.
Džaulio-Lenco dėsnis
Straipsnis, kurio nepripažino Londono mokslo draugija, vėliau pasirodė esąs vienas pagrindinių mokslininko laimėjimų. Straipsnyje Jamesas Joule'as kalbėjo apie ryšį tarp srovės stiprumo ir generuojamos šilumos kiekio. Jis teigė, kad laidininke susidarančios šilumos kiekis yra tiesiogiai proporcingas laidininko varžai, jėgos kvadratui ir srovės pratekėjimo laikui.
Tuo metu panašią teoriją sukūrė Emilius Lenzas. Tai, kad metalinio laidininko laidumas priklauso nuo temperatūros, rusų fizikas atrado dar 1832 m. Norėdami tiksliai nustatyti temperatūrą laidininke, mokslininkas išrado specialų indą, į kurį buvo pilamas alkoholis. Viela, per kurią buvo leidžiama srovė, buvo nuleista į indą. Toliau buvo stebima, kiek laiko užtruks, kol alkoholis įkais. Joule'as Jamesas Prescottas naudojo panašų metodą, bet kaip skystį naudojo vandenį.
Ilgamečių tyrinėjimų rezultatus Lencas paskelbė tik 1843 m., tačiau jo darbuose buvo tikslesni moksliniai pagrindimai nei Džaulis, kurio darbų iš pradžių net nenorėjo skelbti. Atsižvelgiant į Džaulio pirmenybę ir tikslius Emilijaus Lenco skaičiavimus, buvo nuspręsta įstatymą pavadinti abiejų garbei. Laikui bėgant Džaulio-Lenco dėsnis sukėlė termodinamiką.
Magnetostrikcija
Lygiagrečiai su elektros srovės savybėmis, Jamesas Joule'as tyrinėja 1842 m., jis pastebi, kad geležies dydis keičiasi veikiant magnetinėms bangoms. Jei metaliniai strypai dedami į magnetinį lauką, jų ilgis šiek tiek pailgės.
Mokslo bendruomenė abejojo, ar čia yra koks nors atradimas. Strypų dydžio pokytis buvo toks nežymus, kad žmogaus akis negalėjo to aptikti. Tačiau fizikas sukūrė specialią techniką, kurios pagalba jis gavo vaizdinius įrodymus.
Vėliau paaiškėjo, kad tokį poveikį turi ir kiti metalai, o pats reiškinys buvo pavadintas magnetostrikcija. Dabar Džaulio atradimui buvo rasta daug panaudojimo galimybių. Pavyzdžiui, bangolaidžių medžiagos vandens lygiui rezervuaruose matuoti yra magnetostrikciniai metalai. Šis reiškinys taip pat naudojamas gaminant žymas apsaugos nuo vagystės sistemose.
Eksperimentai su dujomis
40-aisiais Jamesas Joule'as aktyviai tyrinėjo dujų savybes, būtent reiškinius, susijusius su jų plėtimu ir suspaudimu. Jis atliko eksperimentą su išretintų dujų išsiplėtimu, įrodydamas, kad tai nepriklauso nuo tūrio. Svarbu tik dujų temperatūra.
1848 metais Džaulis pirmasis išmatavo dujų molekulių greitį. Šis eksperimentas tapo ankstyvuoju dujų kinetinės teorijos darbu, suteikusiu impulsą tolesniems šios srities tyrimams. Vėliau Džoulio darbą tęsė škotas Jamesas Maxwellas.
Už reikšmingą mokslinį indėlį darbo, šilumos kiekio ir energijos matavimo vienetas buvo pavadintas anglų fiziko – Džaulio – garbei.
Džaulis ir Tomsonas
William Thomson padarė didžiulę įtaką Joule'o darbui ir jo pripažinimui mokslo pasaulyje. Mokslininkai susitiko 1847 m., kai Džoulas pateikė ataskaitą Didžiosios Britanijos mokslininkų asociacijai apie mechaninio šilumos ekvivalento matavimus.
Iki Thomsono į Džoulį nebuvo žiūrima rimtai mokslo sluoksniuose. Kas žino, galbūt nebūtume žinoję jo atrastų fizikos dėsnių, jei Williamas Thomasas nebūtų paaiškinęs jų svarbos britų bendruomenės „snobams“.
Kartu fizikai tyrinėjo dujų savybes ir išsiaiškino, kad adiabatinis droselis atvėsina dujas. Tai yra, dujų (arba skysčio) temperatūra mažėja, kai jos praeina per droselį (izoliuotą vožtuvą). Reiškinys vadinamas Džaulio-Tomsono efektu. Dabar šis reiškinys naudojamas žemai temperatūrai pasiekti.
Mokslininkai taip pat dirbo su termodinamine skale, pavadinta lordo Kelvino titulu, kuris priklausė Williamui Thomsonui.
Jameso Joule'o išpažintis
Šlovė ir pripažinimas vis tiek aplenkė anglų fiziką. 19 amžiaus 50-aisiais jis tapo Londono karališkosios draugijos nariu ir buvo apdovanotas Karališkuoju medaliu. 1866 m. jis gavo Copley medalį, paskui Alberto medalį.
Keletą kartų Joule tapo Britanijos mokslo asociacijos prezidentu. Dublino koledže, Edinburgo ir Oksfordo universitetuose jam buvo suteiktas teisės daktaro laipsnis.
Jo garbei yra statula Mančesterio rotušėje ir memorialas Vestminsterio abatijoje. Tolimojoje Mėnulio pusėje yra James Joule krateris.
Išvada
Žinomas mokslininkas, kurio vardu pavadinti fizikos dėsniai ir matavimo vienetai, pripažinimo galėjo ir nesulaukti. Dėl savo atkaklumo ir darbo jis nesustojo susidūręs su daugybe atsisakymų. Galų gale jis įrodė savo teisę į savo vietą saulėje arba bent jau ant Mėnulio kraterio.
