Mungkin tiada orang yang tidak mengenali nama James Joel. Penemuan ahli fizik ini digunakan di seluruh dunia. Apakah jalan yang diambil oleh saintis itu? Apakah penemuan yang dia buat?
Kehidupan seorang ahli fizik yang cemerlang
James Joule dilahirkan pada 24 Disember 1818. Biografi ahli fizik masa depan bermula di bandar Inggeris Salford, dalam keluarga pemilik kilang bir yang berjaya. Pendidikan budak itu berlaku di rumah, untuk beberapa waktu dia diajar fizik dan kimia oleh John D alton. Terima kasih kepadanya, ahli fizik Inggeris itu jatuh cinta dengan sains.
Joule tidak mempunyai kesihatan yang baik, dia menghabiskan banyak masa di rumah, menjalankan eksperimen fizikal dan eksperimen. Sudah pada usia 15 tahun, kerana penyakit ayahnya, dia terpaksa menguruskan kilang bir bersama abangnya. Bekerja di kilang ayahnya tidak memberinya peluang untuk pergi ke universiti, jadi James Joule menumpukan dirinya sepenuhnya ke makmal rumahnya.
Dari 1838 hingga 1847, ahli fizik secara aktif mengkaji elektrik dan membuat kemajuan saintifik pertamanya. Dalam Annals of Electricity, dia menerbitkan artikel mengenai elektrik, dan pada tahun 1841 menemui undang-undang fizikal baharu, yang kini dinamakan namanya.
Pada tahun 1847, Joule memasuki perkahwinan pertama dan satu-satunya dengan Amelia Grimes. Tidak lama kemudian mereka telahAlice Amelia dan Benjamin Arthur dilahirkan. Pada tahun 1854, isteri dan anak lelakinya meninggal dunia. Joule sendiri meninggal dunia pada tahun 1889 di England, di bandar Sale.
Sepanjang hayatnya, beliau menerbitkan kira-kira 97 kertas kerja dalam bidang fizik, sebahagian daripadanya ditulis bersama dengan saintis lain: Lyon, Thomson, dll. Untuk pencapaian saintifik yang cemerlang dan penemuan undang-undang fizik, beliau telah dianugerahkan beberapa pingat dan menerima pencen seumur hidup daripada kerajaan UK dalam jumlah kira-kira 200 paun.
Kerja dan percubaan pertama
Sambil memerhatikan enjin wap di kilang bir bapanya, James Joule memutuskan untuk menggantikannya dengan enjin elektrik untuk kecekapan. Pada tahun 1838, beliau menerbitkan artikel dalam jurnal saintifik di mana beliau menerangkan peranti enjin elektromagnet yang diciptanya. Pada tahun 1840, motor elektrik baru muncul di kilang bir, dan ahli fizik terus mengkaji arus elektrik dan pelepasan haba. Kemudian ternyata enjin wap jauh lebih cekap.
Semasa eksperimen, Joule mencipta termometer yang boleh mengukur suhu dengan ketepatan 1/200 darjah. Ini membolehkannya mendalami kajian kesan haba arus. Pada tahun 1840, terima kasih kepada pemerhatian lanjut, ahli fizik menemui kesan ketepuan magnetik. Pada tahun yang sama, beliau menghantar kepada Royal Scientific Society karya "Mengenai pembentukan haba melalui arus elektrik." Artikel itu tidak dinilai. Hanya Jurnal Sastera dan Falsafah Manchester bersetuju untuk menerbitkannya.
Hukum Joule-Lenz
Tidak diiktiraf oleh London Scientific Society, artikel itu kemudiannya menjadi salah satu artikel utamapencapaian saintis. Dalam artikel itu, James Joule bercakap tentang hubungan antara kekuatan semasa dan jumlah haba yang dikeluarkan. Beliau berhujah bahawa jumlah haba yang dibebaskan dalam konduktor adalah berkadar terus dengan rintangan konduktor, kuasa dua kuasa dan masa laluan arus.
Pada masa itu, teori yang sama telah dibangunkan oleh Emilius Lenz. Fakta bahawa kekonduksian konduktor logam bergantung pada suhu telah ditemui oleh ahli fizik Rusia pada tahun 1832. Untuk menentukan suhu dalam konduktor dengan tepat, saintis mencipta sebuah kapal khas di mana alkohol dituangkan. Wayar yang dilalui arus diturunkan ke dalam kapal. Seterusnya, ia telah dikesan berapa lama alkohol akan menjadi panas. Joule James Prescott menggunakan kaedah yang sama, tetapi menggunakan air sebagai cecair.
Hasil penyelidikan bertahun-tahun Lenz diterbitkan hanya pada tahun 1843, tetapi dalam tulisannya terdapat justifikasi saintifik yang lebih tepat daripada Joule, yang karyanya pada mulanya tidak mahu dicetak. Memandangkan keutamaan Joule dan pengiraan tepat Emil Lenz, telah diputuskan untuk menamakan undang-undang itu selepas kedua-duanya. Lama kelamaan, undang-undang Joule-Lenz meletakkan asas bagi termodinamik.
Setrik magnet
Sejajar dengan sifat arus elektrik, James Joule mengkaji fenomena magnetik. Pada tahun 1842, dia melihat bahawa besi berubah dalam saiz di bawah pengaruh gelombang magnet. Jika rod logam diletakkan dalam medan magnet, panjangnya akan menjadi lebih panjang sedikit.
Komuniti saintifik meragui kewujudan sebarang penemuan di sini. Perubahan dalam saiz rod adalahsangat tidak penting sehingga mata manusia tidak dapat menangkapnya. Tetapi ahli fizik itu membangunkan teknik khas yang dengannya dia memperoleh bukti visual.
Kemudian ternyata logam lain juga mempunyai kesan ini, dan fenomena itu sendiri dipanggil magnetostriction. Kini, banyak aplikasi telah ditemui untuk penemuan Joule. Sebagai contoh, logam magnetostriktif berfungsi sebagai bahan pandu gelombang untuk mengukur paras air dalam tangki. Fenomena ini juga digunakan untuk membuat teg dalam sistem antikecurian.
Percubaan gas
Pada tahun 40-an, James Joule secara aktif mengkaji sifat-sifat gas, iaitu fenomena yang berkaitan dengan pengembangan dan penguncupannya. Dia menjalankan eksperimen dengan pengembangan gas jarang, sambil membuktikan bahawa tenaga dalamannya tidak bergantung pada isipadu. Hanya suhu gas yang penting.
Pada tahun 1848, Joule mengukur kelajuan molekul gas buat kali pertama dalam sejarah fizik. Pengalaman ini merupakan kerja awal tentang teori kinetik gas, memberikan dorongan kepada penyelidikan lanjut dalam bidang ini. Kerja Joule kemudiannya diteruskan oleh James Maxwell dari Scotland.
Untuk sumbangan saintifik yang signifikan sebagai penghormatan kepada ahli fizik Inggeris, unit untuk mengukur kerja, jumlah haba dan tenaga, Joule, dinamakan.
Joule dan Thomson
William Thomson mempunyai impak yang besar terhadap aktiviti Joule dan pengiktirafannya dalam dunia saintifik. Para saintis bertemu pada tahun 1847 apabila Joule membentangkan laporan tentang ukuran setara mekanikal haba kepada Persatuan Saintis British.
Sebelum Thomson Joule tidak dipandang serius dalam kalangan saintifik. Siapa tahu, mungkin kita tidak akan tahu undang-undang fizik yang ditemuinya jika William Thomas tidak menjelaskan kepentingannya kepada "snob" masyarakat British.
Bersama-sama, ahli fizik mengkaji sifat-sifat gas, mendapati bahawa gas disejukkan semasa pendikitan adiabatik. Iaitu, suhu gas (atau cecair) berkurangan semasa laluan melalui orifis (injap terpencil). Fenomena ini dipanggil kesan Joule-Thomson. Kini fenomena ini digunakan untuk mendapatkan suhu rendah.
Para saintis juga bekerja pada skala termodinamik, dinamakan sempena gelaran Lord Kelvin, yang dimiliki oleh William Thomson.
Pengakuan James Joule
Kemasyhuran dan pengiktirafan masih mengatasi ahli fizik Inggeris. Pada tahun 1950-an, beliau menjadi ahli Royal Society of London dan telah dianugerahkan Pingat Diraja. Pada tahun 1866 beliau menerima pingat Copley dan kemudian pingat Albert.
Beberapa kali Joule menjadi Presiden Persatuan Saintifik British. Beliau telah dianugerahkan ijazah Doktor Undang-undang dari Kolej Dublin, Edinburgh dan Universiti Oxford.
Ada patung untuk menghormatinya di Dewan Bandaraya di Manchester dan tugu peringatan di Biara Westminster. Terdapat kawah James Joule di bahagian paling jauh Bulan.
Kesimpulan
Saintis terkenal, yang namanya diberikan kepada undang-undang fizik dan unit ukuran, tidak dapat mencapai pengiktirafan. Terima kasih kepada beliauketekunan dan kerja, dia tidak berhenti sebelum banyak kegagalan. Akhirnya, dia membuktikan hak untuk tempatnya di bawah matahari, atau sekurang-kurangnya di kawah bulan.
