Джеймс Прескотт Джоуль

Джеймс Пре́скотт Джо́уль (; 24 декабрь 1818 йыл — 11 октябрь 1889 йыл) — термодинамиканың үҫешеүенә тос өлөш индереүсе Бөйөк Британия физигы.
Тәжрибәләрҙә Энергия һаҡланыу законын нигеҙләй. Электр тогының йылылыҡ тәьҫирен асыҡлаусы законды аса. Газ молекулаларының хәрәкәт итеү тиҙлеген иҫәпләй һәм уның температураға бәйле булыуын асыҡлай.

Эксперимент ярҙамында һәм теоретик яҡтан йылылыҡтың асылын өйрәнеп, уның механик эш менән бәйләнешен аса. Һөҙөмтәлә Майер менән бер үк ваҡытта тиерлек энергияның дөйөм һаҡланыу концепцияһына килә, был, үҙ сиратында, термодинамиканың беренсе законы барлыҡҡа килеүенә булышлыҡ итә. Томсон менән бергә температураның абсолют шкалаһы өҫтөндә эшләй, магнитострикция күренешен һүрәтләй, ҡаршылығы билдәле булған үткәргес аша үтеүсе ток менән унда бүленеп сыҡҡан йылылыҡ миҡдары араһында бәйләнеште аса (Джоуль — Ленц законы). Физик эксперимент техникаһына ҙур өлөш индерә, күп үлсәү приборҙары ҡоролошон камиллаштыра.

Энергияны үлсәү берәмеге уның хөрмәтенә джоуль исемен йөрөтә.

 Биографияһы 
Манчестерға яҡын Солфордтағы һыра ҡайнатыу заводының хәлле хужаһы ғаиләһендә тыуа, өйөндә белем ала, шуның өҫтөнә бер нисә йыл дауамында Дальтон элементар математика, химия һәм физика башланғыстары буйынса уның уҡытыусыһы була. 1833 йылдан башлап (15 йәшенән) һыра ҡайнатыу заводында эшләй, һәм, уҡыу (16 йәшкә тиклем) һәм фән менән шөғөлләнеү менән бер рәттән, 1854 йылда предприятие һатылғанға тиклем уның менән идара итеүҙә ҡатнашаПивная марка завода Джоулей существует и в начале XXI века, .

Һыра ҡайнатыу заводында пар машиналарын электр машиналарына алмаштырыу мөмкинлеге менән ҡыҙыҡһынып, тәүге эксперименталь тикшеренеүҙәрен 1837 йылда уҡ башлай. 1838 йылда үҙенең уҡытыусыларының береһе, электр двигателен уйлап табыусы Стёрджендың яҡын дуҫы булған  тәҡдиме буйынса, Стёрджен тарафынан бер йыл элек ойошторолған Annals of Electricity исемле фәнни журналда электр буйынса тәүге хеҙмәтен баҫтыра, хеҙмәте электромагнит двигателе төҙөлөшөнә арналған була. 1840 йылда ферромагнетиктарҙың магнитланыуы ваҡытында магнит туйыныуы эффектын аса, һәм 1840—1845 йылдар дауамында электромагнит күренештәрен эксперимент ярҙамында өйрәнә.

Электр тогын үлсәүҙең яҡшыраҡ ысулдарын эҙләп, Джеймс Джоуль 1841 йылда уның исеме менән аталған, ток көсө һәм был ток үткәргестә бүленеп сыҡҡан йылылыҡ миҡдары араһында квадрат бәйләнеште булдырған законды аса (урыҫ әҙәбиәтендә Джоуль — Ленц законы булараҡ билдәле, сөнки 1842 йылда Джеймс Джоулгә бәйһеҙ рәүештә был закон урыҫ физигы Ленц тарафынан асыла). Лондондың король йәмғиәте тарафынан асыш баһаланмай, һәм хеҙмәтен тик ваҡытлы матбуғатта  журналында баҫтырып сығарыуға өлгәшә.

1840 йылда Стёрджен Манчестерға күсеп килә һәм  — коммерция күргәҙмә-белем биреү учреждениеһын етәкләй, 1841 йылда унда Джоулды беренсе лектор итеп саҡыра.

1840-сы йылдар башындағы хеҙмәттәрендә электромагнит двигателдәрҙең экономик яҡтан маҡсатҡа ярашлы булыу мәсьәләһен тикшерә, башта уйлауынса, электромагниттар сикһеҙ миҡдарҙағы механик эш сығанағы була алалар тип ышана, әммә тиҙҙән, практик күҙлектән сығып ҡарағанда, ул осорҙағы пар машиналары файҙалыраҡ икәненә ышана, 1841 йылда баҫылып сыҡҡан хеҙмәтендә, «идеаль» электромагнит двигателдең 1 фунт цинктан (аккумуляторҙарҙа ҡулланылған) алған файҙаһы 1 фунт күмер яҡҡан пар машинаһы килтергән файҙаның бары 20 %-ын тәшкил итә тигән һығымта яһай, шул уҡ ваҡытта үҙенең ҡәнәғәтһеҙлеген йәшермәй.

1842 йылда, есемдең магнитланғанлыҡ торошо үҙгәргәндә уның үлсәмдәренең һәм күләменең үҙгәреүенән ғибәрәт булған магнитострикция күренешен аса һәм һүрәтләй. 1843 йылда үткәргестәрҙә йылылыҡ бүленеп сығыуын тикшереү буйынса хеҙмәтенең һығымтаһын әйтеп бирә һәм баҫтырып сығара, атап әйткәндә, эксперимент ярҙамында бүленеп сыҡҡан йылылыҡ бер нисек тә тирә-йүндән алынмай икәнен күрһәтә, был теплород теорияһын ҡырҡа юҡҡа сығара. Шул уҡ йылда йылылыҡ бүленеп сығыуға килтергән төрлө көстәр араһында һан яғынан нисбәт проблемаһы менән ҡыҙыҡһына, һәм, алдан Майер әйткән (1842) эш һәм йылылыҡ миҡдары араһында билдәле бер бәйләнеш бар тигән ышанысҡа килә, был дәүмәлдәр араһындағы һан нисбәтен — йылылыҡтың механик эквивалентын эҙләй. 1843—1850 йылдар дауамында эксперименттар серияһы үткәрә, эксперименталь техниканы камиллаштыра барып, һәр ваҡыт энергия һаҡланыу принцибын һан яғынан һөҙөмтәләре менән раҫлай.

1844 йылда Джоулдәр ғаиләһе да яңы өйгә күсә, унда Джеймс өсөн уңайлы лаборатория йыһазландырылған була. 1847 йылда Амелия Граймсҡа өйләнә, тиҙҙән уларҙың ҡыҙы һәм улы тыуа, 1854 йылда Амелия Джоуль вафат була.

1847 йылда Томсон менән таныша, ул Джоулдың эксперименталь техникаһына ҙур баһа бирә, һәм уның менән аҙаҡ емешле хеҙмәттәшлек итә, Томсондың молекуляр-кинетик теория мәсьәләләренә ҡарашы күп яҡтан Джоуль йоғонтоһо аҫтында формалаша. Тәүге уртаҡ хеҙмәттәрендә үк Томсон һәм Джоуль термодинамик температура шкалаһы булдыралар.

1848 йылда баҫым артҡанда йылылыҡ  эффектын аңлатыу өсөн газдың, һауыт сите менән бәрелешеүе баҫым барлыҡҡа килтергән, микроскопик тығыҙ шарҙарҙан торған моделен тәҡдим итә, водородтың «тығыҙ шарҙарының» тиҙлеге яҡынса 1850 м/c тип баһалай. Клаузиустың тәҡдиме буйынса был хеҙмәт «Философские труды Королевского общества» баҫмаһында баҫылып сыға, һәм, аҙаҡ унда мөһим етешһеҙлек булыуы асыҡланһа ла, ул термодинамиканың нығыныуына һиҙелерлек йоғонто яһай, атап әйткәндә, идея яғынан Ван-дер-Ваальстың 1870-се йылдар башындағы реаль газдың моделен эшләү буйынса хеҙмәте менән яҡын тора.

1840-сы йылдар башында Джоулдың хеҙмәттәре ғилми йәмғиәттә дөйөм танылыу яулай, һәм 1850 йылда ул Лондондың король йәмғиәтенең мөхбир ағзаһы итеп һайлана.

1851 йылдағы хеҙмәттәрендә, үҙенең йылылыҡты тығыҙ киҫәксәләрҙең хәрәкәте итеп күҙаллаусы теоретик моделдәрен камиллаштырып, ҡайһы бер газдарҙың йылылыҡ һыйҙырышлылығын теоретик етерлек дәрәжәлә теүәл иҫәпләй. 1852 йылда Томсон менән берлектәге хеҙмәттәре серияһында, Джоуль — Томсон эффекты булараҡ билдәле булған, адиабатик дросселирование ваҡытында газдың температураһы үҙгәреү эффектын аса, үлсәй һәм һүрәтләй, был асыш аҙаҡ үтә түбән температура алыуҙың төп ысулдарының береһенә әйләнә һәм шуның менән түбән температуралар физикаһының тәбиғәт фәндәренең айырым тармағы булараҡ барлыҡҡа килеүенә булышлыҡ итә.

1850-се йылдарҙа электрҙы үлсәүҙе камиллаштырыу тураһында мәҡәләләрҙең ҙур серияһын баҫтыра, юғары аныҡлыҡ менән үлсәүҙе тәьмин итеүсе вольтметрҙарҙың, гальванометрҙарҙың, амперметрҙарҙың ҡоролошон тәҡдим итә; дөйөм алғанда бөтә фәнни практикаһы дауамында Джоуль юғары нәтижәләргә өлгәшергә мөмкинлек биргән эксперименталь техникаға ҙур иғтибар бүлә.

1859 йылда, деформация ваҡытында йылылыҡ эффектын үлсәп, ҡаты мәтдәләрҙең термодинамик үҙсәнлектәрен өйрәнә, һәм каучуктың башҡа материалдар менән сағыштырғанда стандарт булмаған үҙсәнлектәрен билдәләй.

1860-сы йылдарҙа тәбиғәт күренештәре менән ҡыҙыҡһына, атмосфера йәшене, , метеориттар тәбиғәтенең ихтимал булған аңлатмаларын тәҡдим итә.

1867 йылда Джоуль Томсон тәҡдим иткән схема буйынса Британия фәнни ассоциацияһы өсөн йылылыҡтың механик эквиваленты эталонын үлсәү эштәрен башҡара, ләкин саф механик тәжрибәләрҙән алынған ҡиммәттәрҙән айырмалы һөҙөмтәләр ала, әммә механик эксперименттарҙың шарттарын аныҡлау Джоулдың үлсәүҙәренең дөрөҫлөгөн раҫлай һәм 1878 йылда ҡаршылыҡ эталоны ҡайтанан ҡарала.

Эшмәкәрлегенең башланғыс этаптарында Джоуль тик үҙенең аҡсаһына эксперименттар ҡуя һәм тикшеренеүҙәр менән шөғөлләнә, әммә 1854 йылда һыра ҡайнатыу заводын һатҡас материаль хәле насарая башлай, һәм төрлө фәнни ойошмаларҙың финанслауы менән файҙаланырға тура килә, ә 1878 йылда дәүләт пенсияһы тәғәйенләнә. Бала саҡтан умыртҡа һөйәге ауырыуы менән яфалана, ә 1870-се йылдар башынан һаулығы насар булыу сәбәпле эшләй алмай. 1889 йылда вафат була.

 Йылылыҡтың механик эквиваленты 
1843 йылдан башлап Джоуль энергия һаҡланыу принцибын раҫлаусы дәлил эҙләй һәм йылылыҡтың механик эквивалентын иҫәпләргә тырыша. Беренсе тәжрибәләрендә электромагнит яланында өйрөлөүсе тимер үҙәкле соленоид батырылған шыйыҡлыҡтың йылыныуын үлсәй,үлсәүҙәрҙе электромагнит урамаһы тоташҡан һәм өҙөлгән осраҡтар өсөн башҡара, аҙаҡ экспериментты камиллаштыра, ҡул менән өйрөлтөүҙе бөтөрә һәм электромагнитты батырылған йөк менән хәрәкәткә килтерә. Үлсәүҙәр һөҙөмтәһендә нисбәт әйтеп бирә:

1 фунт һыуҙы 1 Фаренгейт буйынса градусҡа йылыта алған йылылыҡ миҡдары, 838 фунтты 1 фут вертикаль бейеклеккә күтәрә алған механик көскә тигеҙ йәки уға әүерелдерелә ала

Эксперименттар һөҙөмтәһен 1843 йылда «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом значении тепла» мәҡәләһендә баҫтырып сығара. 1844 йылда ҡатмарлы кристаллик есемдәрҙең йылылыҡ һыйҙырышлылығы законының беренсе вариантын әйтеп бирә, ул Джоуль — Копп законы булараҡ билдәле (Копп 1864 йылда закондың аныҡ формулировкаһын бирә һәм һуңғы эксперименталь раҫлау килтерә).

Артабан, 1844 йылдағы тәжрибәһендә, шыйыҡлыҡты тар көпшә аша ҡыҫҡанда йылылыҡ бүленеүен үлсәй, 1845 йылда — газды ҡыҫҡанда йылылыҡты үлсәй, ә 1847 йылдағы тәжрибәһендә болғауысты щыйыҡлыҡта өйрөлтөү өсөн сарыф ителгән көстө ышҡылыу һөҙөмтәһендә барлыҡҡа килгән йылылыҡ менән сағыштыра.

1847—1850 йылдарҙағы хеҙмәттәрендә йылылыҡтың тағы ла теүәлерәк механик эквивалентын бирә. Ул ағас эскәмйәгә урынлаштырылған металл калориметр ҡуллана. Калориметр эсендә ҡалаҡтар беркетелгән күсәр урынлашҡан була. Калориметрҙың ҡабырғалағы стенаһында һыуҙың хәрәкәтенә ҡамасаулаусы, ләкин ҡалаҡтарға теймәгән пластинкалар рәте урынлаша. Күсәргә калориметр тышында йөк беркетелгән ике осо һалынып торған еп уралған була. Эксперименттарҙа күсәр өйрөлгәндә ышҡылыу һөҙөмтәһендә бүленеп сыҡҡан йылылыҡ миҡдары үлсәнә. Был йылылыҡ миҡдары йөктәрҙең торошо үҙгәреү һәм уларға тәьҫир итеүсе көс менән сағыштырыла.

Джоулдың эксперименттарында алынған йылылыҡтың механик эквиваленты ҡиммәттәренең эволюцияһы(в футо-фунттарҙа йәки футо-фунт-көстәрҙә):
 838 (4,51 Дж/кал), 1843;
 770 (4,14 Дж/кал), 1844;
 823 (4,43 Дж/кал), 1845
 819 (4,41 Дж/кал), 1847
 772,692 (4,159 Дж/кал), 1850.
Һуңғы баһа үлсәүҙәрҙең XX быуатта тормошҡа ашырылған юғары теүәллектәге ҡиммәттәренә яҡын.

 Энергия һаҡланыу законын асыуҙа приоритет өсөн көрәш 
1840-сы йылдарҙың икенсе яртыһында  биттәрендә Джоуль һәм Майер араһында термодинамик системалар өсөн энергия һаҡланыу законын асыуҙа беренселек тураһында көсөргәнешле бәхәс киң ҡолас ала. Майерҙың хеҙмәте алданыраҡ баҫылып сығыуына ҡарамаҫтан, ул, профессияһы буйынса табип булараҡ, етди ҡабул ителмәй. Шул уҡ ваҡытта Джоулды билдәле физиктар хуплап тора, атап әйткәндә, 1847 йылда уның Британия фәнни ассоциацияһында яһаған доклады ултырышта булыусы Фарадейҙың, Стокстың һәм Томсондың юғары баһаһын ала. Тимирязев, аҙағыраҡ был дискуссияны ҡарап, Майерҙың «бәләкәй төркөм ғалимдарҙың түбән көнсөллөгө» менән көрәштә дәлилдәр килтереүенең эҙмә-эҙлелеген билдәләй. 1847 йылда энергия һаҡланыу  принцибын баҫтырып сығарыусы Гельмгольц 1851 йылда Майерҙың хеҙмәттәренә иғтибар итә, ә 1852 йылда асыҡтан-асыҡ уның беренселеген таный.

Приоритет өсөн көрәштең артабанғы этабы 1860-сы йылдарҙа, закон ғилми мөхиттә дөйөм танылыу яулағас башлана. Тиндаль 1862 йылда асыҡ лекцияла Майерҙың беренселеген күрһәтә, һәм Клаузиус уның фекеренә ҡушыла. Тэт, Майерҙың 1842 йылдағы хеҙмәттәрендә физик йөкмәткене танымай, Джоулдың беренселегенә ныҡыша, уға Клаузиус ҡаршы фекер әйтә, ә философ Дюринг, бер үк ваҡытта Джоуль һәм Гельмгольцтың хеҙмәттәренең әһәмиәтен кәметеп, Майерҙың приоритетын әүҙем яҡлай, был күп йәһәттән Майерҙың беренселеген тулыһынса таныуға булышлыҡ итә.

 Танылыуы һәм хәтер 
1850 йылда Лондондың король йәмғиәте ағзаһы итеп һайлана. 1852 йылда йылылыҡтың һан эквиваленты буйынса хеҙмәттәре өсөн беренсе Король миҙалы менән бүләкләнә. 1860 йылда  почётлы президенты итеп һайлана.

Дублин Тринити-колледжының хоҡуҡ докторы  (1857), Оксфорд университетының  (1860), (LL.D.) Эдинбург университетының хоҡуҡ докторы (1871) ғилми дәрәжәләре алаВ Великобритании степень доктора права является высшей докторской степенью, присваиваемой по представлению суммы передовых исследований. Также нередко присуждается за заслуги на общественном поприще (зачастую — в политике и правосудии).

1866 йылда Джоулға Копли миҙалы, 1880 йылда — Альберт миҙалы (Король сәнғәт йәмғиәте)  бирелә. 1878 йылда хөкүмәт тарафынан уға 215 фунтлыҡ ғүмерлек пенсия тәғәйенләнә.

1872 һәм 1877 йылдарҙа ике тапҡыр  президенты итеп һайланаДжеймс Прескотт Джоуль — онлайн-энциклопедия «Кругосвет» .

Электриктарҙың 1889 йыл — Джоуль вафат булған йылда үткән икенсе Халыҡ-ара конгресында эштең, энергияның, йылылыҡ миҡдарының үлсәү берәмеге уның исеме менән атала, уның өсөн механик эш һәм йылылыҡ (йылылыҡтың механик эквиваленты) араһында күсеү коэффициенты талап ителмәй, яңғыҙлыҡ исемле СИ сығарылма берәмектәренең береһе булып китә.

Манчестер ратушаһында, Дальтон һәйкәле ҡаршыһында Джоулға һәйкәл ҡуйылған, авторы скульптор .

1970 йылда Халыҡ-ара астрономия союзы Айҙың кире яғында кратерға Джеймс Джоуль исеме бирә.

 Библиография 
97 фәнни хеҙмәт баҫтырып сығара, шуларҙың яҡынса 20-һе Томсон һәм Лайон Плэфэр менән бергәләп яҙылған; уртаҡ хеҙмәттәрҙең күбеһе йылылыҡтың механик теорияһын газдар теорияһына ҡулланыуға, молекуляр физикаға һәм акустикаға ҡарай. Хеҙмәттәрҙең байтаҡ өлөшө эксперимент һәм үлсәү аппаратураһын камиллаштырыуға арналған. Хеҙмәттәре Лондонда Физик йәмғиәт баҫтырып сығарған (1884—1887) ике томлыҡҡа йыйылған һәм 1872 йывлда Герман Шпренгель тарафынан немец теленә тәржемә ителгән.

Төп хеҙмәттәре:
  — «Об электромагнитных силах».
  — «О выделении тепла электричеством».
  — «О новом классе магнитных сил».
  — «Об электрической природе тепла сгорания».
  — «Об электрической природе химического тепла».
  — «О тепле, выделяемом при электролизе воды».
  — «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и о механическом эквиваленте тепла».
  — «Об изменениях температуры при разрежении и конденсации воздуха».
  — «О существовании эквивалентного соотношения между теплом и обычными формами механической энергии».
  — «О механическом эквиваленте тепла, определённом от трения, возникающего при перемешивании жидкостей тепла».
  — «Эксперименты об эквивалентности тепловой и механической энергии. Определение количественного эквивалента тепла, выделяемого при трении ртути».
  — «О материи, живой силе и теплоте».
  — «О влиянии магнетизма на размеры чугунных и стальных тел».
  — «О механическом эквиваленте тепла и о строении упругих жидкостей».
  — «О механическом явлении свечения».
  — «О тепле, высвобождаемом при химических реакциях».
  — «Об экономическом эффекте механических проявлений химических реакций».
  — «Вводные исследования по магнитной индукции, вызванной электрическими токами».
  — «О плавке металлов электричеством».
  — «Об утилизации сточных вод в Лондоне и других крупных городах».
  — «Об усовершенствованном гальванометре».
  — «О некоторых термодинамических свойствах твёрдых тел».
  — «О температурных эффектах при сжимании жидкостей».
  — «О поверхностной конденсации пара».
  — «О возможной природе гроз».
  — «Заметки о мираже в Дугласе».
  — «О чувствительном барометре».
  — «Заметки о метеорите 6 февраля 1818 года».
  — «О приборе для определения горизонтальной напряжённости магнитного поля в абсолютных величинах».
  — «О новом магнитом инклинометре».
  — «О предполагаемом влиянии холода на повышение хрупкости чугуна и стали».
  — «О магнитной буре в феврале 1872 года».

 Иҫкәрмәләр 

 Әҙәбиәт 

 Храмов Ю. А.:Физики|часть = Джоуль Джеймс Прескотт (Joule James Prescott)|с =104.

 Һылтанмалар 




Категория:Алфавит буйынса ғалимдар
Категория:Ғалимдар хөрмәтенә аталған физик үлсәү берәмектәре
Категория:Копли миҙалы менән бүләкләнеүселәр
Категория:Король миҙалы менән бүләкләнеүселәр
Категория:Лондон короллеге йәмғиәте ағзалары
Категория:АҠШ Милли фәндәр академияһының сит ил ағзалары