Джеймс Джаул биография, научни открития
Вероятно няма човек, който да не знае името Джеймс Джоел. Откритията на този физик се използват по целия свят. Какъв път е поел ученият? Какви открития е направил?
Животът на един изключителен физик
Джаул нямаше добро здраве, той прекарваше много време у дома, провеждайки физически експерименти и експерименти. Още на 15-годишна възраст, поради болестта на баща си, той трябваше да управлява пивоварната с брат си. Работата във фабриката на баща му не му дава възможност да отиде в университет, така че Джеймс Джаул се посвещава изцяло на домашната си лаборатория.
От 1838 до 1847 г. физикът активно изучава електричеството и прави първия си научен напредък. В Annals of Electricity той публикува статия за електричеството и през 1841 г. открива нов физичен закон, който сега носи неговото име.
През 1847 г. Джаул сключва първия си и единствен брак с Амелия Граймс. Скоро те имат Алис Амелия и Бенджамин Артър. През 1854 г. съпругата и синът му умират. Самият Джаул умира през 1889 г. в Англия, в град Сале.
През целия си живот той публикува около 97 статии по физика, някои от които са написани съвместно с други учени: Лион, Томсън и др. За изключителни научни постижения и открити закони на физиката той е награден с няколко медала и получава пожизнена пенсия от британското правителство в размер на около 200 паунда.
Първи работи и опити
След като наблюдава парните машини в пивоварната на баща си, Джеймс Джаул решава да ги замени с електрически за ефективност. През 1838 г. той публикува статия в научно списание, в която описва устройството на изобретен от него електромагнитен двигател. През 1840 г. в пивоварната се появиха нови електрически двигатели и физикът продължиизследване на електрическия ток и отделянето на топлина. По-късно се оказва, че парните машини са много по-ефективни.
По време на експериментите Джаул създава термометри, които могат да измерват температурата с точност до 1/200 градуса. Това му позволява да се задълбочи в изследването на топлинния ефект на тока. През 1840 г., благодарение на допълнителни наблюдения, физикът открива ефекта на магнитното насищане. През същата година той изпраща на Кралското научно дружество работата „За образуването на топлина чрез електрически ток“. Статията не беше оценена. Единствено Manchester Literary and Philosophical Journal се съгласи да го публикува.
Закон на Джаул-Ленц
По това време подобна теория е разработена от Емилиус Ленц. Фактът, че проводимостта на метален проводник зависи от температурата, е открит от български физик през 1832 г. За да определи точно температурата в проводника, ученият изобретил специален съд, в който се налива алкохол. Жицата, през която преминаваше токът, беше спусната в съда. След това беше проследено колко време ще се загрее алкохолът. Джаул Джеймс Прескот използва подобен метод, само че използва вода като течност.
Магнитострикция
Успоредно със свойствата на електрическия ток Джеймс Джаул изучава магнитните явления. През 1842 г. той забелязва, че желязото променя размера си под въздействието на магнитни вълни. Ако металните пръти се поставят в магнитно поле, тяхната дължина ще стане малко по-голяма.
Научната общност се съмняваше в съществуването на някакво откритие тук. Промяната в размера на пръчките беше толкова незначителна, че човешкото око не я улови. Но физикът разработи специална техника, с която получи визуални доказателства.
По-късно се оказа, че дрметали, а самото явление се нарича магнитострикция. Сега са намерени много приложения за откриването на джаула. Например, магнитострикционните метали служат като материал за вълновод за измерване на нивото на водата в резервоарите. Това явление се използва и за производството на етикети в системите против кражба.
Газови експерименти
През 40-те години Джеймс Джаул активно изучава свойствата на газа, а именно явленията, свързани с неговото разширяване и свиване. Той провежда експеримент с разширяването на разреден газ, като същевременно доказва, че вътрешната му енергия не зависи от обема. Има значение само температурата на газа.
През 1848 г. Джаул измерва скоростта на газовите молекули за първи път в историята на физиката. Този опит беше ранна работа върху кинетичната теория на газовете, давайки тласък на по-нататъшни изследвания в тази област. По-късно работата на Джаул е продължена от шотландеца Джеймс Максуел.
За значителен научен принос в чест на английския физик е наречена единицата за измерване на работата, количеството топлина и енергия джаул.
Джаул и Томсън
Уилям Томсън имаше огромно влияние върху дейността на Джаул и неговото признание в научния свят. Учените се срещнаха през 1847 г., когато Джаул представи доклад пред Британската асоциация на учените относно измерванията на механичния еквивалент на топлината.
Преди Томсън Джаул не се приемаше сериозно в научните среди. Кой знае, може би нямаше да знаем законите на физиката, които той откри, ако Уилям Томас не беше обяснил значението им на „снобовете“ на британската общност.
Заедно физиците изследваха свойствата на газовете, откривайки, че адиабатното дроселиране охлажда газа. Това означава, че температурата на газа (или течността) намалява по време на преминаване през отвора (изолиран вентил). Явлението се нарича ефект на Джаул-Томсън. Сега това явление се прилага къмполучаване на ниски температури.
Учените изследвали и термодинамичната скала, кръстена на титлата на лорд Келвин, принадлежала на Уилям Томсън.
Изповедта на Джеймс Джаул
Въпреки това славата и признанието застигат английския физик. През 50-те години той става член на Лондонското кралско общество и е награден с Кралския медал. През 1866 г. получава медала на Копли, а след това и медала на Алберт.
Джаул няколко пъти е бил президент на Британската научна асоциация. Присъдена му е докторска степен по право от Дъблинския колеж, Единбургския и Оксфордския университет.
В негова чест има статуя в кметството на Манчестър и мемориал в Уестминстърското абатство. На обратната страна на Луната има кратер Джеймс Джаул.
Заключение
Известният учен, чието име е дадено на законите на физиката и мерните единици, може и да не е постигнал признание. Благодарение на своята упоритост и работа, той не спря пред многобройни провали. В крайна сметка той доказа правото на своето място под слънцето или поне на лунния кратер.