James Prescott Joule

(1818 - 1889)

James Prescott JouleA romanticizmus korában, az ipari forradalom idején 1818 december 24-én született Salfordban (Lancashire megye, Anglia) egy jómódú serfőző második gyermekeként.

Kezdetben otthonukban magántanár tanította őt és bátyját, Benjamint, majd 1834-ben, tizenhat éves korában tanulmányait három évig Cambridge-ben folytatta a kiváló brit kémikussal, John Daltonnal. 1837-ben, tanulmányai befejeztével visszatért otthonába és a családi serfőzdében dolgozott. Anyagilag független emberként lehetősége nyílt arra, hogy apja otthonának pincéjében kialakított laboratóriumában önálló kutatásokba kezdjen.

A gőzgépek elektromos motorokkal való kiváltásával próbálkozott, első kutatása az elektromotor hatásfokának növelésére irányult. Az volt az elképzelése, hogy villanymotor használatával a sörgyártásban használt gőzerőt elektromos energiával váltsa ki. Kísérletei folyamán aztán rá kellett jönnie, hogy ez túl drága dolog, mivel a motorok által leadott teljesítmény nem állt arányban azzal a költséggel, amelyet az elektromos áram termeléséhez használt elemekbe való cink ára jelentett. A termelés sokkal olcsóbbnak bizonyult a szén elégetésével előállított gőzzel.

James Joule nagyon alapos volt és nagy figyelmet fordított a részletekre. Kutatásai magát a hő keletkezését érintették. Életében sok időt fordított a hő mechanikai egyenértékének meghatározására, abbéli meggyőződéséből kiindulva, hogy a hő munkából származik.Joule a huszas éveiben

1840-ben megállapította, hogy a vezetékben az elektromos áram által termelt hő arányos a vezeték ellenállásának és az áramerősség négyzetének szorzatával, amit azóta Joule törvényeként ismerünk. Sok más, a hő és az energia más formái közötti kapcsolatról szóló beszámolói között ez volt az első, amelyről cikke a Royal Society (Királyi Tudományos Társaság) lapjában jelent meg.

1842-től 1878-ig azzal az ötletével kísérletezett, hogy lehetséges-e mechanikai energiát közvetlenül hőenergiává alakítani bármilyen elektromos lépések nélkül. 1850-ben bemutatott híres "lapátkerék" kísérletével megalapozta a hőmennyiség és a mechanikai munka közötti azonosság elméletét.

Joule-lal két német fizikus, Hermann von Helmholtz és Julius von Mayer, és 1852-től 1862-ig az angol fizikus, William Thompson (azaz a későbbi Lord Kelvin) is együtt dolgozott a fizikai törvényszerűségek kutatásán. Az általuk felfedezett energia megmaradás törvénye kimondja, hogy az egyik formában felszabadult energia újra megjelenik egy másikban és sohasem vész el. Megállapította továbbá a gázok hirtelen terjeszkedésekor előforduló hűtő hatást (Joule-Kelvin effektus), amit a hűtőrendszereknél azóta is használunk.

Joule a negyvenes éveiben1847-ben házasodott össze Amelia Grimes-szel. Mézes heteiket az Alpokban töltötték, ahol James folytatta tudományos kísérleteit. Mindig be akarta bizonyítani, hogy amikor a víz 778 láb magasból leesik, akkor hőmérséklete 1 Fahrenheit fokkal emelkedik. Elérkezett az alkalom, s amikor Chamonix-ba látogatott, egy hatalmas hőmérővel felszerelkezve megkísérelte ezt bebizonyítani. Nem járt sikerrel, mivel a víz ekkora magasságból nagyon permetszerűen hullott ahhoz, hogy a kísérlet sikerüljön.

Három gyermekük volt: Benjamin Arthur (sz. 1849), Alice Amelia (sz. 1852) és egy fiú, aki születésekor 1854-ben feleségével együtt halt meg. Joule nem házasodott újra.

Hasonlóan a legtöbb kutatóhoz, Joule tudása nem csak azokig a dolgokig terjedt, amit ma a "kutatás" szóval hozunk kapcsolatba. Legtöbb kísérleti kutatásának eredménye a gyakorlati eszközökben, új technológiákban ma is visszaköszön. Ezt figyelembe véve mondhatjuk, hogy J. P. Joule feltaláló is volt. Sok találmánya között említhetjük az elektromos ívhegesztést és a vízkiszorításos szivattyút.

 

Kutatásainak túlnyomó részét saját zsebből fizette.
Szerencsétlenségére 1875-ben elszegényedett és az azt követő években folyamatosan betegeskedett egészen 1889 október 11-én Sale-ben (Chesire megye, Anglia) bekövetkezett haláláig.

Tiszteletére az energia nemzetközi mértékegysége, a Joule róla kapta nevét.

(Fotók: F. Reif, Statistical Physics, McGraw-Hill Book Co., New York (1967))