คงไม่มีใครไม่รู้จักชื่อ เจมส์ โจเอล การค้นพบของนักฟิสิกส์คนนี้ถูกใช้ไปทั่วโลก นักวิทยาศาสตร์ใช้เส้นทางใด เขาค้นพบอะไร?
ชีวิตนักฟิสิกส์ดีเด่น
เจมส์ จูล เกิดเมื่อวันที่ 24 ธันวาคม พ.ศ. 2361 ชีวประวัติของนักฟิสิกส์ในอนาคตเริ่มต้นขึ้นในเมือง Salford ของอังกฤษ ในครอบครัวของเจ้าของโรงเบียร์ที่ประสบความสำเร็จ การศึกษาของเด็กชายเกิดขึ้นที่บ้านบางครั้งเขาก็สอนฟิสิกส์และเคมีโดย John D alton ต้องขอบคุณเขาที่ทำให้นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษตกหลุมรักวิทยาศาสตร์
จูลไม่มีสุขภาพที่ดี เขาใช้เวลาอยู่ที่บ้านมาก ทำการทดลองและทดลองทางกายภาพ เมื่ออายุได้ 15 ปี เนื่องจากพ่อของเขาป่วย เขาจึงต้องจัดการโรงเบียร์กับพี่ชายของเขา การทำงานที่โรงงานของพ่อไม่ได้เปิดโอกาสให้เขาไปมหาวิทยาลัย ดังนั้น James Joule จึงอุทิศตัวเองทั้งหมดให้กับห้องปฏิบัติการที่บ้านของเขา
ตั้งแต่ พ.ศ. 2381 ถึง พ.ศ. 2390 นักฟิสิกส์ศึกษาไฟฟ้าอย่างแข็งขันและก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรก ในพงศาวดารของไฟฟ้า เขาตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับไฟฟ้า และในปี 1841 ได้ค้นพบกฎหมายทางกายภาพฉบับใหม่ ซึ่งปัจจุบันเป็นชื่อของเขา
ในปี ค.ศ. 1847 Joule ได้เข้าสู่การแต่งงานครั้งแรกและครั้งเดียวของเขากับ Amelia Grimes ไม่นานก็มีเกิด Alice Amelia และ Benjamin Arthur ในปี ค.ศ. 1854 ภรรยาและลูกชายของเขาเสียชีวิต จูลเองเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2432 ในอังกฤษ ในเมืองเซล
ตลอดชีวิตของเขา เขาตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับฟิสิกส์ประมาณ 97 ฉบับ บางฉบับเขียนร่วมกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ เช่น Lyon, Thomson เป็นต้น สำหรับความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นและค้นพบกฎแห่งฟิสิกส์ เขาได้รับรางวัลหลายเหรียญและได้รับรางวัล เงินบำนาญตลอดชีพจากรัฐบาลอังกฤษ จำนวนประมาณ 200 ปอนด์
งานแรกและการทดลอง
ในขณะที่สังเกตเครื่องจักรไอน้ำในโรงเบียร์ของบิดาของเขา เจมส์ จูล ตัดสินใจที่จะแทนที่ด้วยเครื่องยนต์ไฟฟ้าเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพ ในปี ค.ศ. 1838 เขาได้ตีพิมพ์บทความในวารสารทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเขาอธิบายถึงอุปกรณ์ของเครื่องยนต์แม่เหล็กไฟฟ้าที่เขาคิดค้น ในปี ค.ศ. 1840 มีมอเตอร์ไฟฟ้าตัวใหม่ปรากฏขึ้นที่โรงเบียร์ และนักฟิสิกส์ยังคงศึกษากระแสไฟฟ้าและการปล่อยความร้อนต่อไป ต่อมาปรากฎว่าเครื่องจักรไอน้ำมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก
ระหว่างการทดลอง Joule สร้างเทอร์โมมิเตอร์ที่สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ 1/200 องศา ซึ่งช่วยให้เขาเจาะลึกลงไปในการศึกษาผลกระทบทางความร้อนของกระแสน้ำได้ ในปี ค.ศ. 1840 นักฟิสิกส์ได้ค้นพบผลของความอิ่มตัวของแม่เหล็ก ในปีเดียวกันนั้นเขาได้ส่งงาน "เกี่ยวกับการก่อตัวของความร้อนด้วยกระแสไฟฟ้า" ไปที่ Royal Scientific Society บทความไม่ได้รับการจัดอันดับ มีเพียงวารสารวรรณกรรมและปรัชญาของแมนเชสเตอร์เท่านั้นที่ยินยอมให้เผยแพร่
กฎหมายจูล-เลนซ์
ไม่ได้รับการยอมรับจากสมาคมวิทยาศาสตร์แห่งลอนดอน ภายหลังกลายเป็นบทความหลักเรื่องหนึ่งความสำเร็จของนักวิทยาศาสตร์ ในบทความ James Joule พูดถึงความสัมพันธ์ระหว่างความแรงในปัจจุบันกับปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา เขาแย้งว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในตัวนำนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความต้านทานของตัวนำ กำลังสองของแรง และเวลาที่ไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า
ในขณะนั้น ทฤษฎีที่คล้ายคลึงกันได้รับการพัฒนาโดย Emilius Lenz นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียค้นพบข้อเท็จจริงที่ว่าการนำไฟฟ้าของตัวนำโลหะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในปี พ.ศ. 2375 นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นภาชนะพิเศษที่เทแอลกอฮอล์เพื่อกำหนดอุณหภูมิในตัวนำอย่างแม่นยำ ลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านนั้นถูกหย่อนลงไปในภาชนะ ต่อไปเป็นการติดตามว่าแอลกอฮอล์จะร้อนขึ้นนานแค่ไหน Joule James Prescott ใช้วิธีการที่คล้ายกัน แต่ใช้น้ำเป็นของเหลว
ผลการวิจัยหลายปีที่ Lenz ตีพิมพ์ในปี 1843 เท่านั้น แต่ในงานเขียนของเขามีเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ที่แม่นยำกว่า Joule ซึ่งงานแรกของเขาไม่ต้องการพิมพ์ด้วยซ้ำ เมื่อพิจารณาจากความเป็นอันดับหนึ่งของจูลและการคำนวณที่แม่นยำของเอมิล เลนซ์ จึงมีการตัดสินใจตั้งชื่อกฎหมายตามทั้งคู่ เมื่อเวลาผ่านไป กฎหมาย Joule-Lenz ได้วางรากฐานสำหรับอุณหพลศาสตร์
แม่เหล็กดูด
เจมส์ จูล ศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กควบคู่ไปกับคุณสมบัติของกระแสไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1842 เขาสังเกตเห็นว่าเหล็กเปลี่ยนแปลงขนาดภายใต้อิทธิพลของคลื่นแม่เหล็ก หากวางแท่งโลหะในสนามแม่เหล็ก ความยาวของแท่งเหล็กจะยาวขึ้นเล็กน้อย
ชุมชนวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสงสัยถึงการมีอยู่ของการค้นพบใดๆ ที่นี่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของแท่งคือเล็กน้อยมากจนสายตามนุษย์จับไม่ได้ แต่นักฟิสิกส์ได้พัฒนาเทคนิคพิเศษซึ่งเขาได้หลักฐานทางภาพ
ต่อมาปรากฎว่าโลหะอื่นๆ ก็มีเอฟเฟกต์นี้เช่นกัน และปรากฏการณ์นี้เองถูกเรียกว่าสนามแม่เหล็ก ขณะนี้ มีการค้นพบโปรแกรมมากมายสำหรับการค้นพบจูล ตัวอย่างเช่น โลหะที่มีสนามแม่เหล็กเป็นวัสดุของท่อนำคลื่นสำหรับวัดระดับน้ำในถัง ปรากฏการณ์นี้ใช้ในการสร้างแท็กในระบบป้องกันการโจรกรรมด้วย
การทดลองแก๊ส
ในยุค 40 เจมส์ จูลศึกษาคุณสมบัติของก๊าซอย่างแข็งขัน กล่าวคือปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวและการหดตัว เขาทำการทดลองกับการขยายตัวของก๊าซแรร์ไฟด์ ในขณะที่พิสูจน์ว่าพลังงานภายในของมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาตร สำคัญแค่อุณหภูมิของแก๊ส
ในปี 1848 Joule วัดความเร็วของโมเลกุลก๊าซเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ ประสบการณ์นี้เป็นงานช่วงแรกๆ เกี่ยวกับทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ ซึ่งเป็นแรงผลักดันให้เกิดการวิจัยเพิ่มเติมในด้านนี้ ต่อมางานของ Joule ยังคงดำเนินต่อไปโดยชาวสก็อตเจมส์ แม็กซ์เวลล์
สำหรับผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้ตั้งชื่อหน่วยสำหรับงานวัด ปริมาณความร้อนและพลังงาน Joule
จูลและทอมสัน
William Thomson มีอิทธิพลอย่างมากต่อกิจกรรมของ Joule และการยอมรับของเขาในโลกวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ได้พบกันในปี พ.ศ. 2390 เมื่อ Joule นำเสนอรายงานการวัดความร้อนที่เทียบเท่าทางกลต่อ British Association of Scientists
ก่อน Thomson Joule จะไม่ได้รับความสนใจในแวดวงวิทยาศาสตร์อย่างจริงจัง ใครจะไปรู้ บางทีเราอาจไม่รู้กฎฟิสิกส์ที่เขาค้นพบถ้าวิลเลียม โธมัส ไม่ได้อธิบายความสำคัญกับ "คนเย่อหยิ่ง" ของชุมชนชาวอังกฤษ
นักฟิสิกส์ศึกษาคุณสมบัติของก๊าซร่วมกัน โดยพบว่าก๊าซถูกทำให้เย็นลงในระหว่างการควบคุมปริมาณอะเดียแบติก นั่นคือ อุณหภูมิของก๊าซ (หรือของเหลว) จะลดลงระหว่างทางผ่านปาก (วาล์วแยก) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Joule-Thomson ตอนนี้ปรากฏการณ์นี้ถูกใช้เพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำ
นักวิทยาศาสตร์ยังทำงานเกี่ยวกับมาตราส่วนอุณหพลศาสตร์ ซึ่งตั้งชื่อตามชื่อลอร์ดเคลวินซึ่งเป็นของวิลเลียม ทอมสัน
สารภาพเจมส์จูล
ชื่อเสียงและการยอมรับยังแซงหน้านักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ในปี 1950 เขาได้เป็นสมาชิกของ Royal Society of London และได้รับรางวัล Royal Medal ในปี พ.ศ. 2409 เขาได้รับเหรียญคอปลีย์และต่อมาได้รับเหรียญอัลเบิร์ต
จูลเป็นประธานสมาคมวิทยาศาสตร์แห่งอังกฤษหลายครั้ง เขาได้รับปริญญานิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตจากวิทยาลัยดับลิน เอดินบะระ และมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด
มีรูปปั้นเพื่อเป็นเกียรติแก่เขาที่ศาลากลางเมืองแมนเชสเตอร์และอนุสรณ์สถานในเวสต์มินสเตอร์แอบบีย์ มีปล่อง James Joule ที่ด้านไกลของดวงจันทร์
สรุป
นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงซึ่งมีชื่ออยู่ในกฎฟิสิกส์และหน่วยการวัดไม่สามารถรับรู้ได้ ขอบคุณเขาความอุตสาหะและการทำงาน เขาไม่ได้หยุดก่อนความล้มเหลวมากมาย ในที่สุด เขาก็พิสูจน์สิทธิ์ในที่ของเขาภายใต้ดวงอาทิตย์ หรืออย่างน้อยก็บนปล่องดวงจันทร์
