Il n'y a probablement personne qui ne connaisse pas le nom de James Joel. Les découvertes de ce physicien sont utilisées dans le monde entier. Quel chemin le scientifique a-t-il emprunté ? Quelles découvertes a-t-il faites ?
La vie d'un physicien exceptionnel
James Joule est né le 24 décembre 1818. La biographie du futur physicien commence dans la ville anglaise de Salford, dans la famille d'un propriétaire de brasserie prospère. L'éducation du garçon a eu lieu à la maison, pendant un certain temps, John D alton lui a enseigné la physique et la chimie. Grâce à lui, le physicien anglais est tombé amoureux de la science.
Joule n'avait pas une bonne santé, il passait beaucoup de temps à la maison, faisant des expériences physiques et des expériences. Déjà à l'âge de 15 ans, suite à la maladie de son père, il doit gérer la brasserie avec son frère. Travailler à l'usine de son père ne lui a pas donné l'opportunité d'aller à l'université, alors James Joule s'est entièrement consacré à son laboratoire d'origine.
De 1838 à 1847, le physicien étudie activement l'électricité et fait ses premiers progrès scientifiques. Dans les Annals of Electricity, il publie un article sur l'électricité et découvre en 1841 une nouvelle loi physique qui porte désormais son nom.
En 1847, Joule a conclu son premier et unique mariage avec Amelia Grimes. Bientôt ils ontAlice Amelia et Benjamin Arthur sont nés. En 1854, sa femme et son fils décèdent. Joule lui-même décède en 1889 en Angleterre, dans la ville de Sale.
Tout au long de sa vie, il a publié environ 97 articles en physique, certains d'entre eux écrits conjointement avec d'autres scientifiques: Lyon, Thomson, etc. Pour ses réalisations scientifiques exceptionnelles et ses découvertes des lois de la physique, il a reçu plusieurs médailles et a reçu pension à vie du gouvernement britannique d'un montant d'environ 200 livres.
Premiers travaux et expérimentations
En observant les machines à vapeur de la brasserie de son père, James Joule a décidé de les remplacer par des machines électriques pour plus d'efficacité. En 1838, il publie un article dans une revue scientifique dans lequel il décrit le dispositif d'un moteur électromagnétique qu'il a inventé. En 1840, de nouveaux moteurs électriques font leur apparition à la brasserie, et le physicien continue d'étudier le courant électrique et le dégagement de chaleur. Plus tard, il s'est avéré que les machines à vapeur étaient beaucoup plus efficaces.
Au cours des expériences, Joule crée des thermomètres capables de mesurer la température avec une précision de 1/200 degrés. Cela lui permet d'approfondir l'étude de l'effet thermique du courant. En 1840, grâce à de nouvelles observations, le physicien découvre l'effet de la saturation magnétique. La même année, il envoie à la Royal Scientific Society l'ouvrage "Sur la formation de chaleur au moyen du courant électrique". L'article n'a pas été évalué. Seul le Manchester Literary and Philosophical Journal a accepté de le publier.
Loi Joule-Lenz
Non reconnu par la London Scientific Society, l'article s'est avéré plus tard être l'un des principauxréalisations du scientifique. Dans l'article, James Joule a parlé de la relation entre l'intensité du courant et la quantité de chaleur dégagée. Il a fait valoir que la quantité de chaleur dégagée dans le conducteur est directement proportionnelle à la résistance du conducteur, au carré de la force et au temps de passage du courant.
À cette époque, une théorie similaire a été développée par Emilius Lenz. Le fait que la conductivité d'un conducteur métallique dépende de la température a été découvert par un physicien russe en 1832. Pour déterminer avec précision la température dans le conducteur, le scientifique a inventé un récipient spécial dans lequel de l'alcool a été versé. Le fil à travers lequel le courant a été passé a été descendu dans le navire. Ensuite, il a été suivi combien de temps l'alcool chaufferait. Joule James Prescott a utilisé une méthode similaire, mais a utilisé de l'eau comme liquide.
Les résultats de nombreuses années de recherche que Lenz n'a publiés qu'en 1843, mais dans ses écrits, il y avait des justifications scientifiques plus précises que celles de Joule, dont les travaux au début ne voulaient même pas être imprimés. Compte tenu de la primauté de Joule et des calculs exacts d'Emil Lenz, il a été décidé de nommer la loi après les deux. Au fil du temps, la loi Joule-Lenz a jeté les bases de la thermodynamique.
Magnétostriction
Parallèlement aux propriétés du courant électrique, James Joule étudie les phénomènes magnétiques. En 1842, il constate que le fer change de dimension sous l'influence des ondes magnétiques. Si des tiges métalliques sont placées dans un champ magnétique, leur longueur deviendra légèrement plus longue.
La communauté scientifique doutait de l'existence d'une quelconque découverte ici. Le changement de la taille des tiges étaitsi insignifiant que l'œil humain ne pourrait pas le saisir. Mais le physicien a développé une technique spéciale avec laquelle il a obtenu des preuves visuelles.
Plus tard, il s'est avéré que d'autres métaux avaient également cet effet, et le phénomène lui-même a été appelé magnétostriction. Or, de nombreuses applications ont été trouvées pour la découverte du Joule. Par exemple, les métaux magnétostrictifs servent de matériau à un guide d'ondes pour mesurer le niveau d'eau dans les réservoirs. Ce phénomène est également utilisé pour fabriquer des étiquettes dans les systèmes antivol.
Expériences sur les gaz
Dans les années 40, James Joule étudie activement les propriétés du gaz, à savoir les phénomènes associés à sa dilatation et à sa contraction. Il a mené une expérience avec l'expansion d'un gaz raréfié, tout en prouvant que son énergie interne ne dépend pas du volume. Seule la température du gaz compte.
En 1848, Joule mesure la vitesse des molécules de gaz pour la première fois dans l'histoire de la physique. Cette expérience a été l'un des premiers travaux sur la théorie cinétique des gaz, donnant une impulsion à de nouvelles recherches dans ce domaine. Le travail de Joule a ensuite été poursuivi par l'Ecossais James Maxwell.
Pour une importante contribution scientifique en l'honneur du physicien anglais, l'unité de mesure du travail, de la quantité de chaleur et d'énergie, le Joule, a été nommée.
Joule et Thomson
William Thomson a eu un impact énorme sur les activités de Joule et sa reconnaissance dans le monde scientifique. Les scientifiques se sont rencontrés en 1847 lorsque Joule a présenté un rapport sur les mesures de l'équivalent mécanique de la chaleur à la British Association of Scientists.
Avant, Thomson Joule n'était pas pris au sérieux dans les cercles scientifiques. Qui sait, peut-être n'aurions-nous pas connu les lois de la physique qu'il a découvertes si William Thomas n'avait pas expliqué leur importance aux « snobs » de la communauté britannique.
Ensemble, les physiciens ont étudié les propriétés des gaz, découvrant que le gaz est refroidi pendant l'étranglement adiabatique. C'est-à-dire que la température du gaz (ou du liquide) diminue lors du passage à travers l'orifice (vanne isolée). Le phénomène s'appelle l'effet Joule-Thomson. Maintenant, ce phénomène est utilisé pour obtenir des températures basses.
Les scientifiques ont également travaillé sur l'échelle thermodynamique, du nom du titre de Lord Kelvin, qui appartenait à William Thomson.
La confession de James Joule
La renommée et la reconnaissance ont encore dépassé le physicien anglais. Dans les années 1950, il devient membre de la Royal Society of London et reçoit la Royal Medal. En 1866, il reçut la médaille Copley et plus tard la médaille Albert.
Plusieurs fois Joule est devenu président de la British Scientific Association. Il a obtenu un doctorat en droit du Dublin College, des universités d'Édimbourg et d'Oxford.
Il y a une statue en son honneur à l'hôtel de ville de Manchester et un mémorial à l'abbaye de Westminster. Il y a un cratère James Joule sur la face cachée de la Lune.
Conclusion
Le célèbre scientifique, dont le nom est donné aux lois de la physique et aux unités de mesure, n'a pas pu être reconnu. Grâce à sonpersévérance et travail, il ne s'est pas arrêté devant de nombreux échecs. Au final, il a prouvé qu'il avait droit à sa place sous le soleil, ou du moins sur un cratère lunaire.
