Joule von James Prescott FRS (

Am 24. Dezember 1818 - am 11. Oktober 1889) war ein englischer Physiker und Brauer, der in Salford, Lancashire geboren ist. Joule hat die Natur der Hitze studiert, und hat seine Beziehung zur mechanischen Arbeit entdeckt (sieh Energie). Das hat zur Theorie der Bewahrung der Energie geführt, die zur Entwicklung des ersten Gesetzes der Thermodynamik geführt hat. Das SI hat Einheit der Energie, des Joules abgeleitet, wird nach ihm genannt. Er hat mit Herrn Kelvin gearbeitet, um die absolute Skala der Temperatur, gemachten Beobachtungen auf der Magnetostriktion zu entwickeln, und hat die Beziehung zwischen dem Strom durch den Widerstand und der Hitze zerstreut, jetzt genannt das Gesetz des Joules gefunden.

Frühe Jahre

Der Sohn von Benjamin Joule (1784-1858), einem wohlhabenden Brauer, und Alice Prescott Joule, ist James Prescott Joule im Haus geboren gewesen, das an die Brauerei von Joule in der New Bailey Street, Salford am 24. Dezember 1818 angrenzt. James wurde an der Familie Haus'Broomhill', Pendlebury in der Nähe von Salford bis 1834 unterrichtet, als er mit seinem älteren Bruder Benjamin gesandt wurde, um mit John Dalton an Manchester Literarische und Philosophische Gesellschaft zu studieren. Das Paar hat nur die Ausbildung von zwei Jahren in der Arithmetik und Geometrie erhalten, bevor Dalton gezwungen wurde, sich infolge eines Schlags zurückzuziehen. Jedoch hat der Einfluss von Dalton einen anhaltenden Eindruck gemacht, wie diesen seiner Partner, Chemikers William Henry und Ingenieure von Manchester Peter Ewart und Eaton Hodgkinsons getan hat. Joule wurde nachher von John Davies unterrichtet. Fasziniert durch die Elektrizität haben er und sein Bruder experimentiert, indem sie Stromschläge einander und den Dienern der Familie gegeben haben.

Joule ist ein Betriebsleiter der Brauerei geworden und hat eine aktive Rolle bis zum Verkauf des Geschäfts 1854 genommen. Wissenschaft war ein Hobby, aber er hat bald angefangen, die Durchführbarkeit zu untersuchen, die Dampfmaschinen der Brauerei durch den kürzlich erfundenen elektrischen Motor zu ersetzen. 1838 wurden seine ersten wissenschaftlichen Papiere auf der Elektrizität zu Annalen der Elektrizität, die wissenschaftliche Zeitschrift beigetragen, die gegründet und vom Kollegen von Davies William Sturgeon bedient ist. Er hat die Gesetze des Joules 1840 formuliert und hat gehofft, die Gesellschaft von Royal zu beeindrucken, aber gefunden, nicht zum letzten Mal, dass er als ein bloßer provinzieller Dilettant wahrgenommen wurde. Als sich Sturgeon nach Manchester 1840, Joule bewegt hat und er der Kern eines Kreises der Intellektuellen der Stadt geworden ist. Das Paar hat ähnliche Zuneigungen geteilt, dass Wissenschaft und Theologie gekonnt haben und integriert werden sollten. Joule hat fortgesetzt, an der Galerie Royal Victoria von Sturgeon der Praktischen Wissenschaft zu lesen.

Er hat fortgesetzt zu begreifen, dass das Brennen eines Pfundes Kohle in einer Dampfmaschine fünfmal so viel Aufgabe erzeugt hat wie ein Pfund Zink, das in einer Wäldchen-Zelle, einer frühen elektrischen Batterie verbraucht ist. Der allgemeine Standard des Joules der "wirtschaftlichen Aufgabe" war die Fähigkeit, ein Pfund durch eine Höhe von einem Fuß, das Fußpfund zu erheben.

Joule war unter Einfluss des Denkens an Franz Aepinus und hat versucht, die Phänomene der Elektrizität und des Magnetismus in Bezug auf Atome zu erklären, die durch einen "Wärme erzeugenden Äther in einem Staat des Vibrierens" umgeben sind.

Jedoch hat das Interesse des Joules von der schmalen Finanzfrage abgelenkt, bis diesen von wie viel Arbeit aus einer gegebenen Quelle herausgezogen werden konnte, ihn dazu bringend, über die Konvertierbarkeit der Energie nachzusinnen. 1843 hat er Ergebnisse von Experimenten veröffentlicht zeigend, dass die Heizungswirkung, die er 1841 gemessen hatte, wegen der Generation der Hitze im Leiter und nicht seiner Übertragung von einem anderen Teil der Ausrüstung war. Das war eine direkte Herausforderung an die Wärmetheorie, die gemeint hat, dass Hitze weder geschaffen noch zerstört werden konnte. Wärmetheorie hatte das Denken in der Wissenschaft der Hitze beherrscht, seitdem es von Antoine Lavoisier 1783 eingeführt wurde. Das Prestige von Lavoisier und der praktische Erfolg der Wärmetheorie von Sadi Carnot des Hitzemotors seit 1824 haben sichergestellt, dass das junge Joule, entweder außerhalb der Akademie oder außerhalb des Technikberufs arbeitend, eine schwierige Straße vorn hatte. Unterstützer der Wärmetheorie haben sogleich zur Symmetrie der Peltier-Seebeck Wirkung hingewiesen zu behaupten, dass Hitze und Strom mindestens ungefähr durch einen reversiblen Prozess konvertierbar waren.

Die mechanische Entsprechung von der Hitze

Joule hat in seiner 1845-Zeitung geschrieben:

Joule hier nimmt die Sprache der Kraft viva (Energie) vielleicht an, weil Hodgkinson eine Rezension von Ewart Auf dem Maß der bewegenden Kraft zur Literarischen und Philosophischen Gesellschaft im April 1844 gelesen hatte.

Weitere Experimente und Maße durch das Joule haben ihn dazu gebracht, die mechanische Entsprechung von der Hitze als 838 ft zu schätzen · lbf der Arbeit, um die Temperatur eines Pfundes Wasser durch einen Grad Fahrenheit zu erheben. Er hat seine Ergebnisse auf einer Sitzung der chemischen Abteilung der britischen Vereinigung für die Förderung der Wissenschaft im Kork 1843 bekannt gegeben und wurde durch das Schweigen getroffen.

Joule war unerschrocken und angefangen, um eine rein mechanische Demonstration der Konvertierung der Arbeit in die Hitze zu suchen. Indem er Wasser durch einen perforierten Zylinder gezwungen hat, ist er im Stande gewesen, die geringe klebrige Heizung der Flüssigkeit zu messen. Er hat eine mechanische Entsprechung von 770 ft erhalten · Lbf/Btu (4.14 J/cal). Die Tatsache, dass die Werte sowohl durch elektrische als auch rein mechanische Mittel vorgeherrscht haben, war in Übereinstimmung zu mindestens einer Größenordnung, war zum Joule, den zwingenden Beweisen der Wirklichkeit der Konvertierbarkeit der Arbeit in die Hitze.

Joule hat jetzt einen dritten Weg versucht. Er hat die Hitze gemessen, die gegen die geleistete Arbeit im Zusammendrücken eines Benzins erzeugt ist. Er hat eine mechanische Entsprechung von 823 ft erhalten · Lbf/Btu (4.43 J/cal). Auf viele Weisen hat dieses Experiment das leichteste Ziel für die Kritiker des Joules angeboten, aber Joule hat über die vorausgesehenen Einwände durch das kluge Experimentieren verfügt. Jedoch wurde sein Papier von der Königlichen Gesellschaft zurückgewiesen, und er musste mit dem Veröffentlichen in der Philosophischen Zeitschrift zufrieden sein. In der Zeitung war er in seiner Verwerfung des Wärmedenkens von Carnot und Émile Clapeyron offen, aber seine theologischen Motivationen sind auch offensichtlich geworden:

1845 hat Joule sein Papier Auf der mechanischen Entsprechung von der Hitze zur britischen Vereinigung gelesen, die sich in Cambridge trifft. In dieser Arbeit hat er sein am besten bekanntes Experiment gemeldet, den Gebrauch eines fallenden Gewichts einschließend, in dem Ernst die mechanische Arbeit tut, um ein Stapelrad in einem isolierten Barrel Wasser zu spinnen, das die Temperatur vergrößert hat. Er hat jetzt eine mechanische Entsprechung von 819 ft geschätzt · Lbf/Btu (4.41 J/cal).

1850 hat Joule ein raffiniertes Maß von 772.692 ft veröffentlicht · Lbf/Btu (4.159 J/cal), näher an Schätzungen des zwanzigsten Jahrhunderts.

Empfang und Vorrang

:For die Meinungsverschiedenheit über den Vorrang mit Mayer, sieh Mechanische Entsprechung von der Hitze: Vorrang

Viel vom anfänglichen Widerstand gegen die Arbeit des Joules hat von seiner Abhängigkeit auf äußerst genaue Maße gestammt. Er hat behauptet im Stande zu sein, Temperaturen zu innerhalb eines Grads Fahrenheit (3 mK) zu messen. Solche Präzision war sicher in der zeitgenössischen experimentellen Physik ungewöhnlich, aber seine Zweifler können seine Erfahrung in der Kunst des Brauens und seines Zugangs zu seinen praktischen Technologien vernachlässigt haben. Er wurde auch vom wissenschaftlichen Instrument-Schöpfer John Benjamin Dancer geschickt unterstützt.

Jedoch, in Deutschland, ist sich Hermann Helmholtz beide der Arbeit des Joules und der ähnlichen 1842-Arbeit von Julius Robert von Mayer bewusst geworden. Obwohl beide Männer vernachlässigt worden waren, seit ihren jeweiligen Veröffentlichungen hat die endgültige 1847-Behauptung von Helmholtz der Bewahrung der Energie sie beide kreditiert.

Auch 1847 wurde einer anderen der Präsentationen des Joules an der britischen Vereinigung in Oxford von George Gabriel Stokes, Michael Faraday, und dem frühreifen und Außenseiter William Thomson beigewohnt, um später Herr Kelvin zu werden, der gerade zu Professor der natürlichen Philosophie an der Universität Glasgows ernannt worden war. Stokes wurde "geneigt, Joulite zu sein", und Faraday wurde sehr damit "geschlagen", obwohl er Zweifel beherbergt hat. Thomson wurde gefesselt, aber skeptisch.

Unvorausgesehen haben sich Thomson und Joule später in diesem Jahr in Chamonix getroffen. Joule hat Amelia Grimes am 18. August geheiratet, und das Paar ist auf Flitterwochen gegangen. Heiratsbegeisterung nichtsdestoweniger, Joule und Thomson hat veranlasst, ein Experiment ein paar Tage später zu versuchen, um den Temperaturunterschied zwischen der Spitze und dem Boden des Wasserfalls von Cascade de Sallanches zu messen, obwohl sich das nachher unpraktisch erwiesen hat.

Obwohl Thomson gefunden hat, dass die Ergebnisse des Joules theoretische Erklärung gefordert haben, hat er sich in eine temperamentvolle Verteidigung der Carnot-Clapeyron Schule zurückgezogen. In seiner 1848-Rechnung der absoluten Temperatur hat Thomson geschrieben, dass "die Konvertierung der Hitze (oder kalorisch) in die mechanische Wirkung wahrscheinlich unmöglich, sicher unentdeckt ist" - aber ein Kommentar hat seinen ersten Zweifeln über die Wärmetheorie Zeichen gegeben, sich auf die "sehr bemerkenswerten Entdeckungen des Joules" beziehend. Überraschend hat Thomson Joule keine Kopie seines Papiers gesandt, aber als Joule es schließlich gelesen hat, hat er Thomson am 6. Oktober geschrieben, behauptend, dass seine Studien Konvertierung der Hitze in die Arbeit demonstriert hatten, aber dass er weitere Experimente plante. Thomson hat auf dem 27. geantwortet, offenbarend, dass er seine eigenen Experimente plante und auf eine Versöhnung ihrer zwei Ansichten hoffte. Obwohl Thomson keine neuen Experimente im Laufe der nächsten zwei Jahre durchgeführt hat, ist er immer unzufriedener mit der Theorie von Carnot geworden und hat vom Joule überzeugt. In seiner 1851-Zeitung war Thomson bereit, nicht weiter zu gehen, als ein Kompromiss und hat erklärt, dass "die ganze Theorie der Motiv-Macht der Hitze auf... zwei... Vorschläge, beziehungsweise dank des Joules, und zu Carnot und Clausius gegründet wird".

Sobald Joule das Papier gelesen hat, hat er Thomson mit seinen Anmerkungen und Fragen geschrieben. So hat einen fruchtbaren, obwohl größtenteils Brief-, Kollaboration zwischen den zwei Männern, Joule-Durchführen-Experimenten, Thomson begonnen, der die Ergebnisse analysiert und weitere Experimente andeutet. Die Kollaboration hat von 1852 bis 1856, seine Entdeckungen einschließlich der Wirkung des Joules-Thomson gedauert, und die veröffentlichten Ergebnisse haben viel getan, um allgemeine Annahme der Arbeit des Joules und der kinetischen Theorie zu verursachen.

Kinetische Theorie

Kinetik ist die Wissenschaft der Bewegung. Joule war ein Schüler von Dalton, und es ist keine Überraschung, dass er eine Überzeugung in der Atomtheorie erfahren hatte, wenn auch es viele Wissenschaftler seiner Zeit gab, die noch skeptisch waren. Er war auch einer der wenigen Leute gewesen, die zur verwahrlosten Arbeit von John Herapath auf der kinetischen Theorie von Benzin empfänglich sind. Er war weiter tief unter Einfluss des 1813-Papiers von Peter Ewart Auf dem Maß der bewegenden Kraft.

Joule hat die Beziehung zwischen seinen Entdeckungen und der kinetischen Theorie der Hitze wahrgenommen. Seine Labornotizbücher offenbaren, dass er geglaubt hat, dass Hitze eine Form der Rotations-aber nicht Übersetzungsbewegung war.

Joule konnte Entdeckung von vorangegangenen Ereignissen seiner Ansichten in Francis Bacon, Herrn Isaac Newton, John Locke, Benjamin Thompson (Graf Rumford) und Herr Humphry Davy nicht widerstehen. Obwohl solche Ansichten gerechtfertigt werden, hat Joule fortgesetzt, einen Wert für die mechanische Entsprechung von der Hitze von 1034 Fußpfunden aus den Veröffentlichungen von Rumford zu schätzen. Einige moderne Schriftsteller haben diese Annäherung kritisiert mit der Begründung, dass die Experimente von Rumford keineswegs systematische quantitative Maße vertreten haben. In einem seiner persönlichen Zeichen behauptet Joule, dass das Maß von Mayer nicht genauer war als Rumford vielleicht in der Hoffnung, dass Mayer seine eigene Arbeit nicht vorausgesehen hatte.

Joule wird mit dem Erklären des Grünen Blitz-Phänomenes in einem Brief nach Manchester Literarische und Philosophische Gesellschaft 1869 zugeschrieben.

Ehren

Joule ist zuhause im Verkauf gestorben und wird im Friedhof Brooklands dort begraben. Der Grabstein wird mit der Zahl "772.55", sein Klimakterium-1878-Maß der mechanischen Entsprechung von der Hitze, und mit einem Kostenvoranschlag vom Evangelium von John eingeschrieben, "Ich muss die Arbeiten von ihm arbeiten, der mich gesandt hat, während es Tag ist: Die Nacht cometh, wenn kein Mann" (9:4) arbeiten kann. Das Wirtshaus von Wetherspoon im Verkauf, die Stadt seines Todes, wird nach ihm genannt.

• Gefährte der königlichen Gesellschaft, (1850);
• Königliche Medaille, (1852);
• Medaille von Copley (1870);
• Präsident Manchesters literarische und philosophische Gesellschaft, (1860);
• Präsident der britischen Vereinigung für die Förderung der Wissenschaft, (1872, 1887);
• Ehrengrade:
• LL.D. Dreieinigkeitsuniversität Dublin, (1857);
• DCL, Universität Oxfords, (1860);
• LL.D. Universität Edinburghs, (1871).
• Er hat eine Zivillistenpension von 200 £ pro Jahr 1878 für Dienstleistungen zur Wissenschaft erhalten;
• Medaille von Albert der königlichen Gesellschaft von Künsten, (1880).
• Es gibt ein Denkmal zum Joule im Nordchor-Gang der Westminster Abtei, obwohl er dort, dagegen nicht begraben wird, was einige Lebensbeschreibungen festsetzen.
• Eine Bildsäule durch Alfred Gilbert, Standplätze im Rathaus von Manchester, gegenüber diesem von Dalton.

Ausgewählte Schriften

Zeichen

Weiterführende Literatur

• Fuchs, R, "James Prescott Joule, 1818-1889", in
• .

Außenverbindungen

• Klassische Papiere von 1845 und 1847 an der Website von ChemTeam Auf der Mechanischen Entsprechung von der Hitze und Auf der Existenz einer Gleichwertigen Beziehung zwischen der Hitze und den gewöhnlichen Formen der Mechanischen Macht

• Der Wasserreibungsapparat des Joules am Londoner Wissenschaftsmuseum
• Einige Bemerkungen auf der Hitze und der Verfassung von Elastischen Flüssigkeiten, der 1851-Schätzung des Joules der Geschwindigkeit eines Gasmoleküls.
• Die Universität des Materials von Manchester auf dem Joule - schließt Fotographien des Hauses und gravesite des Joules ein
• - Todesanzeige mit dem kurzen Kommentar zur Familie des Joules
• Joule-Physik-Laboratorium an der Universität von Salford