James Joule: biografi, penemuan ilmiah

Mungkin, tidak ada orang yang tidak mengenal nama James Joule. Penemuan fisikawan ini digunakan di seluruh dunia. Apa jalan ilmuwan? Apa penemuan yang dia buat?

Kehidupan seorang fisikawan yang luar biasa

Pada tanggal 24 Desember 1818, James Joule lahir. Biografi fisika masa depan dimulai di kota Inggris Salford, di keluarga pemilik tempat pembuatan bir yang sukses. Pelatihan anak laki-laki itu terjadi di rumah, untuk beberapa waktu ia diajar fisika dan kimia oleh John Dalton. Berkat dia, seorang fisikawan Inggris menyukai sains.

Joule tidak memiliki kesehatan yang baik, dia menghabiskan banyak waktu di rumah, melakukan eksperimen fisik dan eksperimen. Sudah jam 15, karena penyakit ayahnya, dia harus mengelola tempat pembuatan bir dengan saudaranya. Bekerja di pabrik ayahnya tidak memberinya kesempatan untuk masuk universitas, jadi James Joule sepenuhnya dikhususkan untuk laboratorium rumah.

Dari tahun 1838 sampai 1847, fisikawan tersebut secara aktif mempelajari listrik dan membuat prestasi ilmiah pertamanya. Dalam jurnal Annals of Electricity ia menerbitkan sebuah artikel tentang listrik, dan pada tahun 1841 ia membuka sebuah undang-undang fisik baru, yang sekarang memakai namanya.

Pada tahun 1847, Joel mengakhiri perkawinan pertama dan satu-satunya dengan Amelia Grimes. Segera mereka terlahir Alice Amelia dan Benjamin Arthur. Pada tahun 1854, istri dan anak laki-laki terbunuh. Joule sendiri meninggal tahun 1889 di Inggris, di kota Sale.

Dalam masa hidupnya, dia menerbitkan sekitar 97 makalah tentang fisika, beberapa di antaranya ditulis bersama dengan ilmuwan lain: Lion, Thomson, dan lain-lain. Untuk pencapaian ilmiah dan hukum fisika yang luar biasa, dia mendapatkan beberapa medali dan menerima pensiun seumur hidup dari pemerintah Inggris dalam jumlah Sekitar 200 pound

Karya dan eksperimen pertama

Melihat mesin uap di tempat pembuatan bir ayahnya, James Joule memutuskan untuk menggantinya dengan mesin listrik untuk pertunjukan. Pada tahun 1838, dia menerbitkan sebuah jurnal akademis sebuah artikel di mana dia menggambarkan perangkat motor elektromagnetik yang dia temukan. Pada tahun 1840 motor listrik baru muncul di tempat pembuatan bir, dan fisikawan terus mempelajari arus listrik dan pelepasan panas. Belakangan ternyata mesin uapnya jauh lebih efisien.

Selama percobaan, Joule menciptakan termometer yang mampu mengukur suhu dengan akurasi 1/200 derajat. Hal ini memungkinkan dia untuk mempelajari lebih dalam tentang efek termal arus. Pada tahun 1840, berkat pengamatan lebih lanjut, fisikawan menemukan efek saturasi magnetik. Pada tahun yang sama ia mengirim ke Royal Scientific Society karya "Pada pembentukan panas oleh arus listrik." Artikel itu tidak dihargai. Hanya jurnal sastra dan filosofis Manchester yang setuju untuk menerbitkannya.

Hukum Joule-Lenz

Tak dikenal oleh London Scientific Society, artikel tersebut kemudian ternyata menjadi salah satu prestasi utama ilmuwan tersebut. Dalam artikel tersebut, James Joule berbicara tentang hubungan antara kekuatan arus dan jumlah panas yang dilepaskan. Dia mengklaim bahwa jumlah panas yang dilepaskan pada konduktor berbanding lurus dengan resistansi konduktor, kuadrat gaya dan waktu pelepasan arus.

Pada saat ini, teori serupa dikembangkan oleh Emilie Lenz. Fakta bahwa konduktivitas konduktor logam bergantung pada suhu, fisikawan Rusia ditemukan pada awal 1832. Untuk menentukan suhu di konduktor secara akurat, ilmuwan menemukan bejana khusus dimana alkohol dituangkan. Kawat yang melaluinya arus dilewati diturunkan ke dalam bejana. Kemudian dipantau berapa lama alkohol akan memanas. Joel James Prescott menggunakan metode yang sama, hanya menggunakan air sebagai cairan.

Hasil penelitian Lenz bertahun-tahun yang diterbitkan hanya pada tahun 1843, namun dalam tulisannya ada pembenaran ilmiah yang lebih akurat daripada Joule, yang karyanya pada awalnya bahkan tidak ingin dicetak. Mengingat keutamaan Joule dan perhitungan yang tepat dari Emilie Lenz, diputuskan untuk memberi nama undang-undang tersebut untuk menghormati keduanya. Seiring waktu, hukum Joule-Lentz menandai dimulainya termodinamika.

Magnetostriction

Sejalan dengan sifat arus listrik, James Joule mempelajari fenomena magnetik. Pada tahun 1842 ia mencatat bahwa zat besi bervariasi dalam ukuran di bawah pengaruh gelombang magnetik. Jika batang logam ditempatkan di medan magnet, panjangnya akan menjadi sedikit lebih besar.

Komunitas ilmiah meragukan adanya penemuan apapun. Perubahan ukuran batang sangat tidak penting sehingga mata manusia tidak menangkapnya. Tapi fisikawan mengembangkan teknik khusus, dengan bantuan yang didapatnya bukti nyata.

Belakangan diketahui bahwa logam lain memiliki efek ini, dan fenomena itu sendiri disebut magnetostriction. Sekarang untuk penemuan Joule menemukan banyak cara untuk digunakan. Sebagai contoh, logam magnetostrictive berfungsi sebagai bahan waveguide untuk mengukur tingkat air di waduk. Fenomena ini juga digunakan untuk membuat tanda pada sistem anti-pencurian.

Percobaan dengan gas

Pada tahun 1940-an, James Joule secara aktif mempelajari sifat gas, yaitu fenomena yang terkait dengan ekspansi dan kontraksi. Dia bereksperimen dengan perluasan gas yang habis, membuktikan bahwa energi internalnya tidak bergantung pada volume. Hanya suhu gas yang penting.

Pada tahun 1848, untuk pertama kalinya dalam sejarah fisika , Joule mengukur kecepatan molekul gas. Pengalaman ini menjadi karya awal teori kinetik gas, memberi dorongan untuk penelitian lebih lanjut di bidang ini. Karya Joule kemudian dilanjutkan oleh Scotsman James Maxwell.

Untuk kontribusi ilmiah yang signifikan untuk menghormati fisikawan Inggris, unit pengukuran kerja, jumlah panas dan energi - Joule diberi nama.

Joule dan Thomson

Pengaruh besar pada aktivitas Joule dan pengakuannya di dunia ilmiah dibuat oleh William Thomson. Para ilmuwan bertemu pada tahun 1847, saat Joule mempresentasikan kepada British Association of Scientists sebuah laporan tentang pengukuran suhu panas mekanis.

Sampai Thomson Joule tidak dianggap serius dalam komunitas ilmiah. Siapa tahu, mungkin kita tidak akan mempelajari hukum fisika yang ditemukannya, jika William Thomas tidak menjelaskan kepentingan mereka pada "sok" masyarakat Inggris.

Bersama-sama, fisikawan telah mempelajari sifat gas, menemukan bahwa dengan adiabatik throttling gas mendingin. Artinya, suhu gas (atau cairan) menurun selama perjalanan melalui throttle (katup terisolasi). Fenomena ini disebut efek Joule-Thomson. Kini fenomena ini digunakan untuk mendapatkan suhu rendah.

Para ilmuwan juga menangani skala termodinamika, dinamai menurut nama Lord Kelvin, yang merupakan milik William Thomson.

Pengakuan James Joule

Kemuliaan dan pengakuan masih menyusul fisikawan Inggris. Pada tahun lima puluhan abad XIX, ia menjadi anggota Royal Society of London dan dianugerahi Royal Medal. Pada tahun 1866, ia menerima medali Copley, dan kemudian medali Albert.

Beberapa kali Joel menjadi presiden British Scientific Association. Dia dianugerahi gelar akademis dari dokter hukum di universitas Dublin College, Edinburgh dan Oxford.

Untuk menghormatinya ada patung di Municipal Building di Manchester dan sebuah peringatan di Westminster Abbey. Di sisi lain Bulan ada kawah James Joule.

Kesimpulan

Ilmuwan terkenal, yang namanya disebut hukum fisika dan satuan pengukuran, tidak bisa meraih pengakuan. Berkat ketekunan dan kerja kerasnya, dia tidak berhenti pada banyak kegagalan. Pada akhirnya, ia membuktikan haknya untuk tempat tinggalnya di bawah terik matahari atau paling tidak di kawah lunar.