James Prescott Joule

James Prescott Joule

Profession:	fisician
País:	Anglatèrra
Data de naissença:	24 de decembre de 1818
Luòc de naissença:	Salford, Grand Manchester
Data de decès:	11 d'octobre de 1889
Luòc de decès:	Sale, Grand Manchester

Es l'autor de mai d'una descubèrta entre lo 1838 e lo 1856 en electricitat e en termodinamica. En particular, descubrèt l'efièch Joule que designa la dissipacion d'energia per un conductor electric. Mesurèt finda la valor de la caloria, es a dire l'equivalent mecanic de la calor. En l'onor d'aqueli descubèrtas, l'unitat de mesura de l'energia, de la calor e dau trabalh dau Sistèma Internacionau d'Unitats foguèt nomenat joule en lo 1889.

Jovença e promiers trabalhs

Fiu d'un braçaire, succedèt a son paire mas abandonèt rapidament la direccion de l'entrepresa per si consacrar a la sciéncia e installar un laboratòri dins la braçaria familhala. Foguèt l'estudiant dau fisician e quimista John Dalton (1766-1844) que l'associèt ai sieu recèrcas sus lu gas e li vapors. En lo 1838, comencèt de recèrcas personali en electromagnetisme. Estudiant lu electroaimants, demostrèt l'existéncia d'una fòrça d'atraccion proporcionala au carrat de l'intensitat dau corrent utilizat per activar l'aimant. Utilizèt aqueli descubèrtas per concebre un motor electric. Pi, en lo 1840, foguèt l'autor de la descubèrta dau fenomèn de saturacion magnetica.

L'estudi dei fenomèns termics

 

Après lu sieus trabalhs sus lo magnetisme, Joule s'orientèt vèrs l'estudi dei fenomèns termics de l'electricitat. En lo 1840, descubrèt l'efièch Joule. Emb William Sturgeon (1783-1850), Joule venguèt alora lo centre d'un cercle de scientifics de la vila de Manchester. Lo sieu projècte èra d'integrar progrès scientifics e tecnologics dins un meme apròchi. S'interessèt donc ai questions energetiqui e descubrèt lo potenciau energetic dau carbon. Concebèt finda un modèl de pila electrica e cerquèt d'explicar lu fenomèns electric e magnetic per d'atòms enviroutats per un « etèr calorific en estat de vibracion ».

Pi, l'interès de Joule si dirigissèt vèrs la determinacion de la quantitat d'energia desliurabla per una foant d'energia donada. En lo 1843, aprefondissèt li sieu recèrcas sus l'efièch Joule. Trobèt que la calor desgatjada èra producha dins lo materiau conductor e non per un transferiment despí un autre materiau. Aquelu trabalhs permetèron de sostenir li tèsis de Sadi Carnot (1796-1832) sus li maquinas termiqui. Totun, lo prestigi de la teoria dau caloric, basat sus li recèrcas de Lavoisier, alentissèt encara longtemps l'acceptacion dei teorias atomisticas. Durant aqueu periòde, gràcias a una experiença famosa, Joule mesurèt l'equivalent mecanic de la caloria. Mas non publiquèt aquela descubèrta avant lo 1847. Melhorèt son experiença en lo 1849.

L'estudi dei fenomèns termodinamics

Durant lu sieu trabalhs, Joule si ralièt a la teoria atomistica de la matèria. Segon aquela teoria, la calor èra explicada per l'agitacion dei atòms. Realizèt alora d'experienças sus l'expansion dei gas e interpretèt la lèi de Mariotte a partir de la teoria cinetica dei gas en lo 1851. Aquò li permetèt de calcular la velocitat mejana dei moleculas gasoï. Dau 1852 au 1856, s'associèt finda a William Thomson per estudiar lu fenomèns termodinamics. Gràcias a l'abiletat experimentala de Joule, lu doi sabents estudièron lo refreiament d'un gas sotamés a una destenda lenta (efièch Joule-Thomson).

Fin de carriera

 

En lo 1850, Joule foguèt elegit membre de la Royal Society. Totun, après la fin de la sieu collaboracion emb Thomson, participèt gaire ai recèrcas ulteriori sus la calor e la termodinamica. En efècte, Joule non avia la mestresa dei matematicas avançadi que venguèron lu otís indispensables de la recèrca fisica de la segonda mitan dau siècle XIX. En lo 1854, Joule perdèt sa frema après sièis ans de maridatge e deguèt s'ocupar dei sieus enfants. Vendèt egalament la braçaria familhala. En lo 1884, li nòtas dei sieus trabalhs foguèron reünits dins un meme obratge. Totun, durant aqueu periòde, Joule non foguèt ignorat per li institucions scientifiqui britaniqui. Per exemple, en lo 1870, reçaupèt la medalha Copley per lu sieus trabalhs sus la calor. En lo 1880, reçaupèt la medalha Albert per li sieus recèrcas sus lo ligam entre l'electricitat, la calor e la mecanica. Venguèt finda membre de mai d'una institucion scientifica ò tecnica.

Transformacions de l'energia

 

En matèria de transformacion de l'energia, Joule es sobretot conoissut per sa descubèrta de l'efièch que poarta lo sieu nom. Es la manifestacion termica de la resistença electrica que s'opausa au passatge de l'electricitat dins un materiau conductor. Aquela descubèrta aguèt un ròtle important dins la compreneson dei fenomèns electrics e dins l'adopcion de la teoria atomistica. Encuèi, l'efièch Joule es utilisat dins lo foncionament dei convectors, dei aparelhs d'escaufatge electric e dei lampas a incandescença. Permet finda d'explicar li perdas en linha en lu rets electrics.

Joule comparèt egalament l'energia desliura per de materiaus diferents. En efècte, mesurèt l'energia desgatjada per una mema massa de carbon, cremada en una maquina de vapor, e de zinc consumada dins una cellula de Groove. Trobèt una valor cinc còups superiora per lo carbon.

Termodinamica

En termodinamica, l'apoart mai important de Joule es lo calcul de l'equivalent mecanica de la calor. Obtenèt de valors de 4,14, de 4,159, de 4,34 e 4,50 J/cal gràcias a de sistèmas diferents. La valor modèrna es de 4,186 J/cal. Lo fach d'obtenir de valors esquasi identiqui èra, per Joule, lo signe de l'existéncia de la convertibilitat dau trabalh en calor. Aquela descubèrta aguèt un ròtle important dins lo desvolopament de la termodinamica.

Lo Joule

Lo joule, de simbòl J, es una unitat derivada dau Sistèma Internacionau per quantificar l'energia, lo trabalh e la quantitat de calor. En mai d'un domèni, es remplaçat per lo quilojoule, de simbòl kJ, qu'es mai adaptat ai grandors dei sistèmas fisics. L'unitat foguèt adoptada lo 31 d'aost dau 1889. La sieu correspondença amb li autri unitats dau SI es la seguenta : 1 J = 1 N.m = 1 kg.m²s^-2. Dins lo domèni de la produccion d'electricitat e d'energia, s'utiliza foarça de derivats mai importants coma lo terajoule, lo petajoule e l'exajoule.

Ligams intèrnes

Bibliografia

• H. S. Allen, « James Prescott Joule and the Unit of Energy », Nature, vol. 152, n° 3856, 1943, p. 354.
• J. T. Bottomley, « James Prescott Joule », Nature, vol. 26, n° 678, 1882, pp. 617-620.
• Donald S. L. Cardwell, James Joule: A Biography, Manchester, Manchester University Press, 1991.
• H. O. Sibum, « Reworking the mechanical value of heat: instruments of precision and gestures of accuracy in early Victorian England », Studies in History and Philosophy of Science, vol. 26, n°1, 1995, pp. 73-106.
• C. Smith, The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain, Londres, Heinemann, 1998.
• Mark W. Zemansky, Heat and thermodynamics: an intermediate textbook, 5^a edicion, Nòva York, McGraw-Hill, 1968.

Nòtas e referéncias