Πέμπτη, 11 Οκτωβρίου 2018

Σαν σήμερα ... 1889, πέθανε ο James Prescott Joule.


James Prescott Joule 

Σαν σήμερα, στις 11 Οκτωβρίου 1889, πέθανε o James Prescott Joule (Τζέιμς Πρέσκοτ Τζάουλ ή Τζουλ), γνωστός για την καθιέρωση της σχέσης μεταξύ του μηχανικού έργου και της θερμότητας. Ουσιαστικά ήταν αυτοδίδακτος, αλλά η μελέτη αυτή οδήγησε αργότερα στην ανακάλυψη του "νόμου για τη διατήρηση της ενέργειας". 

Ο James Joule γεννήθηκε στις 24 Δεκεμβρίου 1818 στο Μάντσεστερ της Αγγλίας. Ήταν το δεύτερο από τα πέντε παιδιά του Benjamin Joule και της Alice Prescott. Είχε 2 ακόμη αδελφούς (τον μεγαλύτερο Benjamin και τον John) και 2 αδελφές (την Alice και την Mary). Ο πατέρας του ήταν πλούσιος ζυθοποιός με ζυθοποιία που είχε δημιουργήσει ο παπούς του James έξω από το Μάντσεστερ.

Ο νεαρός Τζέιμς ήταν ένα λεπτό παιδί, με αδύναμη υγεία. Μη μπορώντας να παρακολουθήσει το κανονικό σχολείο, πήρε αρχική εκπαίδευση από τη θεία του, στο σπίτι. Μέχρι την ηλικία των 15 ετών εκπαιδεύτηκε από ιδιωτικούς δασκάλους. 
Από μικρός είχε γοητευθεί με τον ηλεκτρισμό και τα αποτελέσματά του. Αυτή η αγάπη τον έσπρωξε να στήσει στο σπίτι του εργαστήριο, όπου πραγματοποιούσε πειράματα ηλεκτρισμού. 
Από την ηλικία των 15 ετών, με τον αδεφό του Benjamin, ανέλαβαν ολοκληρωτικά την οικογενειακή ζυθοποιία, γιατί ο πατέρας τους είχε σοβαρά προβλήματα υγείας.
Παράλληλα ξεκίνησε να παίρνει μαθήματα από τον διάσημο χημικό John Dalton. Κοντά στον Dalton απέκτησε ικανότητα χρήσης πολλών πειραματικών συσκευών.
Έτσι, έστησε ένα οργανωμένο πειραματικό εργαστήριο σ' ένα δωμάτιο στο πατρικό σπίτι. 

Σχέδιο της μηχανής του Τζάουλ.

Οι πρώτες έρευνες του Τζάουλ ήταν σχετικές με τον μαγνητισμό. Το 1838, σε ηλικία 19 ετών, δημιούργησε έναν ηλεκτρομαγνητικό κινητήρα. 
Αυτό τον ώθησε το 1840 ν' αντικαταστήσει τις ατμομηχανές της ζυθοποιίας με άλλες ηλεκτροκίνητες, καταφέρνοντας να πετύχει καλύτερη απόδοση.
Το 1841 σχεδίασε ένα πείραμα με το οποίο πέτυχε να καθορίσει μια σχέση ανάμεσα στην ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος, την αντίσταση του αγωγού και το ποσό της θερμότητας που ελευθερώνεται σ' έναν αγωγό. Αυτή η σχέση σήμερα είναι γνωστή ως "νόμος του Joule".
Τον Ιανουάριο του 1843 ανακοίνωσε την κατασκευή μιας μαγνητοηλεκτρικής μηχανής που επέτρεπε να "μετατρέψουμε τη μηχανική ισχύ σε θερμότητα". 

Στις 21 Αυγούστου 1843, στη συνάντηση του British Association (Βρετανικού Συνδέσμου) στο Κορκ της Ιρλανδίας, παρουσίασε την εργασία του "On the Calorific Effects of Magneto-Electricity and on the Mechanical Value of Heat" ("Σχετικά με τις θερμαντικές επιδράσεις της μαγνητο-ηλεκτρικής ενέργειας και για τη μηχανική αξία της θερμότητας") όπου μέσα από μια αξιοθαύμαστη σειρά πειραμάτων, αποδείκνυε ότι "παράγεται θερμότητα" (όχι απλά "μεταφέρεται" από κάποια πηγή), από τη μαγνητο-ηλεκτρική μηχανή. Μέσα από αυτή την εργασία παρουσιαζόταν ο πρώτος προσδιορισμός του μηχανικού ισοδυνάμου της θερμότητας.

Το 1845 έστησε μια πειραματική διάταξη που τον βοήθησε να καταλάβει την έννοια της διατήρησης της ενέργειας. Μέσα από το πείραμα παρατήρησε ότι η μηχανική ενέργεια μετατράπηκε σε θερμική ενέργεια και αυτό αργότερα οδήγησε στο "Νόμο Διατήρησης της Ενέργειας".

Ηλεκτρική μηχανή που κατασκεύασε ο Τζάουλ το 1842. 

Το 1847, κατά τη διάρκεια μιας από τις παρουσιάσεις του στη British Association (Βρετανική Ένωση) στην Οξφόρδη,  συναντήθηκε με τον William Thomson (Λόρδος Kelvin) και τα επόμενα χρόνια συνεργάστηκε μαζί του στη διεξαγωγή αρκετών εργασιών σε θερμικά φαινόμενα. Ανακάλυψαν το φαινόμενο Joule-Thomson και την απόλυτη κλίμακα θερμοκρασίας (κλίμακα Κέλβιν).

Το 1847 παντρεύτηκε την Amelia Grimes με την οποία απέκτησαν τον Benjamin Arthur και την Alice Amelia.
Το 1852 έλαβε το Βασιλικό Μετάλλιο της Royal Society (Βασιλικής Εταιρείας) για την εργασία του "On the Mechanical Equivalent of Heat" ("Σχετικά με το Μηχανικό Ισοδύναμο της Θερμότητας").
Το 1854 ο Τζάουλ έχασε τη σύζυγό και τον γιο του και παρέμεινε χήρος, για το υπόλοιπο της ζωής του.

Το 1860 έγινε πρόεδρος της Λογοτεχνικής και Φιλοσοφικής Εταιρείας του Μάντσεστερ.

Το άγαλμα του Τζέιμς Τζάουλ στο Δημαρχείο του Μάντσεστερ.
(Δημιουργός Alfred Gilbert)

Αξίζει να επισημάνουμε ότι οι ανακαλύψεις του Τζάουλ και τα αποτελέσματα των ερευνών του δεν συνάντησαν την άμεση αποδοχή και συναίνεση των επιστημόνων της εποχής του.  Το πρόβλημα υπολογισμού του μηχανικού ισοδύναμου της θερμότητας τον απασχολούσε  συνεχώς για πολλά χρόνια και το 1878 έδωσε στις "Philosophical Transactions" ("Φιλοσοφικές Συνδιαλλαγές") τα αποτελέσματα ενός νέου ορισμού, σύμφωνα με τον οποίο η ποσότητα του έργου που απαιτείται να δαπανηθεί για να αυξηθεί η θερμοκρασία ενός pound (453 γραμμάρια) νερού ζυγισμένου σε κενό αέρος, από 60 σε 61°F (βαθμοί Φαρενάιτ) είναι 772,55 foot pounds (μονάδα ενέργειας), στο επίπεδο της θάλασσας και  στο γεωγραφικό πλάτος του Greenwich.

Τον Ιούνιο 1878, ανακοινώθηκε στον Τζάουλ ότι η Βασίλισσα της Μ. Βρετανίας του απένειμε ισόβια σύνταξη £200 το χρόνο σε ένδειξη τιμής για τα επιτεύγματα της δουλειάς του.
Το 1880 έλαβε το Μετάλιο Albert της Royal Society of Arts (Βασιλικής Εταιρείας Τεχνών) για την καθιέρωση της σχέσης μεταξύ θερμότητας, ηλεκτρισμού και μηχανικού έργου.
Προς τιμή του, η μονάδα μέτρησης του έργου και της ενέργειας στο σύστημα μονάδων SI είναι το 1Joule. 


Πλάκα προς τιμή του Τζέιμς Τζάουλ
στο Αββαείο του Γουέστμινστερ.

Η επιτάφια πλάκα για τον Τζέιμς Τζάουλ
 στο κοιμητήριο Brooklands του Sale.
   \


O Τζέιμς Πρέσκοτ Τζάουλ πέθανε στο Sale της Αγγλίας σε ηλικία 71 ετών, μετά από μακροχρόνια ασθένεια. Ο τάφος του βρίσκεται στο κοιμητήριο Brooklands του Sale.
Προς τιμή του Τζάουλ έχει στηθεί άγαλμά του στο Δημαρχείο του Μάντσεστερ, αλλά κι ένα μνημείο έχει τοποθετηθεί στη βόρεια πλευρά του Αββαείου του Oυέστμινστερ.

Παρουσίαση της κατασκευής του Τζάουλ για τον υπολογισμό του μηχανικού ισοδύναμου της θερμότητας (από TutorVista).

Φυλλάδιο για πειραματικό προσδιορισμό του μηχανικού ισοδύναμου της θερμότητας (από ΕΚΦΕ Ν. Σμύρνης).

"Το πείραμα του Joule" παρουσίαση από τον Ανδρέα ι. Κασσέτα. 

Βίντεο με παρουσίαση της συνεργασίας Joule - Thomson (αγγλικά, 14:38).

Τα αρχεία του Τζέιμς Πρέσκοτ Τζάουλ.

Πηγή: Today in Science History,  WIKIPEDIA

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου