Mungkin tidak ada orang yang tidak mengenal nama James Joel. Penemuan fisikawan ini digunakan di seluruh dunia. Jalan apa yang diambil ilmuwan itu? Penemuan apa yang dia buat?
Kehidupan fisikawan yang luar biasa
James Joule lahir pada 24 Desember 1818. Biografi fisikawan masa depan dimulai di kota Salford di Inggris, dalam keluarga pemilik tempat pembuatan bir yang sukses. Pendidikan bocah itu berlangsung di rumah, untuk beberapa waktu ia diajar fisika dan kimia oleh John D alton. Berkat dia, fisikawan Inggris itu jatuh cinta pada sains.
Joule tidak memiliki kesehatan yang baik, ia menghabiskan banyak waktu di rumah, melakukan eksperimen dan eksperimen fisik. Sudah pada usia 15, karena penyakit ayahnya, ia harus mengelola tempat pembuatan bir bersama saudaranya. Bekerja di pabrik ayahnya tidak memberinya kesempatan untuk kuliah, jadi James Joule mengabdikan dirinya sepenuhnya untuk laboratorium rumahnya.
Dari tahun 1838 hingga 1847, fisikawan tersebut secara aktif mempelajari listrik dan membuat kemajuan ilmiah pertamanya. Dalam Annals of Electricity, ia menerbitkan sebuah artikel tentang listrik, dan pada tahun 1841 menemukan hukum fisika baru, yang sekarang menyandang namanya.
Pada tahun 1847, Joule menikah pertama dan satu-satunya dengan Amelia Grimes. Segera mereka memilikiAlice Amelia dan Benjamin Arthur lahir. Pada tahun 1854, istri dan putranya meninggal. Joule sendiri meninggal pada tahun 1889 di Inggris, di kota Sale.
Sepanjang hidupnya, ia menerbitkan sekitar 97 makalah dalam fisika, beberapa di antaranya ditulis bersama dengan ilmuwan lain: Lyon, Thomson, dll. Untuk pencapaian ilmiah yang luar biasa dan menemukan hukum fisika, ia dianugerahi beberapa medali dan menerima pensiun seumur hidup dari pemerintah Inggris dalam jumlah sekitar 200 pound.
Karya dan eksperimen pertama
Sambil mengamati mesin uap di tempat pembuatan bir ayahnya, James Joule memutuskan untuk menggantinya dengan mesin listrik untuk efisiensi. Pada tahun 1838, ia menerbitkan sebuah artikel dalam jurnal ilmiah di mana ia menjelaskan perangkat mesin elektromagnetik yang ia temukan. Pada tahun 1840, motor listrik baru muncul di tempat pembuatan bir, dan fisikawan terus mempelajari arus listrik dan pelepasan panas. Belakangan ternyata mesin uap jauh lebih irit.
Selama percobaan, Joule membuat termometer yang dapat mengukur suhu dengan akurasi 1/200 derajat. Ini memungkinkan dia untuk mempelajari lebih dalam studi tentang efek termal arus. Pada tahun 1840, berkat pengamatan lebih lanjut, fisikawan menemukan efek saturasi magnetik. Pada tahun yang sama, ia mengirim ke Royal Scientific Society karya "Tentang pembentukan panas melalui arus listrik." Artikel tidak diberi peringkat. Hanya Manchester Literary and Philosophical Journal yang setuju untuk menerbitkannya.
Hukum Joule-Lenz
Tidak diakui oleh London Scientific Society, artikel tersebut kemudian menjadi salah satu yang utamaprestasi ilmuwan. Dalam artikel tersebut, James Joule berbicara tentang hubungan antara kekuatan arus dan jumlah panas yang dilepaskan. Dia berpendapat bahwa jumlah panas yang dilepaskan dalam konduktor berbanding lurus dengan hambatan konduktor, kuadrat gaya dan waktu lewatnya arus.
Saat itu, teori serupa dikembangkan oleh Emilius Lenz. Fakta bahwa konduktivitas konduktor logam bergantung pada suhu ditemukan oleh fisikawan Rusia pada tahun 1832. Untuk menentukan suhu dalam konduktor secara akurat, ilmuwan menemukan bejana khusus tempat alkohol dituangkan. Kawat yang dilalui arus diturunkan ke dalam bejana. Selanjutnya, dilacak berapa lama alkohol akan memanas. Joule James Prescott menggunakan metode yang sama, tetapi menggunakan air sebagai cairan.
Hasil penelitian bertahun-tahun Lenz baru diterbitkan pada tahun 1843, tetapi dalam tulisannya terdapat pembenaran ilmiah yang lebih akurat daripada Joule, yang karyanya pada awalnya bahkan tidak ingin dicetak. Mengingat keunggulan Joule dan perhitungan yang tepat dari Emil Lenz, diputuskan untuk memberi nama hukum setelah keduanya. Seiring waktu, hukum Joule-Lenz meletakkan dasar bagi termodinamika.
Magnetostriksi
Sejajar dengan sifat-sifat arus listrik, James Joule mempelajari fenomena magnet. Pada tahun 1842, ia memperhatikan bahwa besi berubah ukuran di bawah pengaruh gelombang magnet. Jika batang logam ditempatkan dalam medan magnet, panjangnya akan menjadi sedikit lebih panjang.
Komunitas ilmiah meragukan keberadaan penemuan apa pun di sini. Perubahan ukuran batang adalahsangat kecil sehingga mata manusia tidak dapat menangkapnya. Tetapi fisikawan itu mengembangkan teknik khusus yang dengannya ia memperoleh bukti visual.
Kemudian ternyata logam lain juga memiliki efek ini, dan fenomena itu sendiri disebut magnetostriction. Sekarang, banyak aplikasi telah ditemukan untuk penemuan Joule. Misalnya, logam magnetostriktif berfungsi sebagai bahan pemandu gelombang untuk mengukur ketinggian air dalam tangki. Fenomena ini juga digunakan untuk membuat tag di sistem anti-pencurian.
Percobaan gas
Pada tahun 40-an, James Joule aktif mempelajari sifat-sifat gas, yaitu fenomena yang berhubungan dengan pemuaian dan penyusutannya. Dia melakukan eksperimen dengan pemuaian gas yang dijernihkan, sambil membuktikan bahwa energi dalamnya tidak bergantung pada volume. Hanya suhu gas yang penting.
Pada tahun 1848, Joule mengukur kecepatan molekul gas untuk pertama kalinya dalam sejarah fisika. Pengalaman ini merupakan karya awal pada teori kinetik gas, memberikan dorongan untuk penelitian lebih lanjut di bidang ini. Pekerjaan Joule kemudian dilanjutkan oleh James Maxwell dari Skotlandia.
Untuk kontribusi ilmiah yang signifikan untuk menghormati fisikawan Inggris, unit untuk mengukur usaha, jumlah panas dan energi, Joule, dinamai.
Joule dan Thomson
William Thomson memiliki dampak besar pada aktivitas Joule dan pengakuannya di dunia ilmiah. Para ilmuwan bertemu pada tahun 1847 ketika Joule mempresentasikan laporan tentang pengukuran ekivalen mekanik panas kepada British Association of Scientists.
Sebelum Thomson Joule tidak dianggap serius di kalangan ilmiah. Siapa tahu, mungkin kita tidak akan mengetahui hukum-hukum fisika yang ditemukannya jika William Thomas tidak menjelaskan pentingnya hukum-hukum itu kepada “orang sok” masyarakat Inggris.
Bersama-sama, fisikawan mempelajari sifat-sifat gas, menemukan bahwa gas didinginkan selama pelambatan adiabatik. Artinya, suhu gas (atau cairan) menurun selama perjalanan melalui lubang (katup terisolasi). Fenomena ini disebut efek Joule-Thomson. Sekarang fenomena ini digunakan untuk mendapatkan suhu rendah.
Ilmuwan juga mengerjakan skala termodinamika, dinamai menurut gelar Lord Kelvin, yang dimiliki oleh William Thomson.
Pengakuan James Joule
Ketenaran dan pengakuan masih menyalip fisikawan Inggris itu. Pada 1950-an, ia menjadi anggota Royal Society of London dan dianugerahi Royal Medal. Pada tahun 1866 ia menerima medali Copley dan kemudian medali Albert.
Beberapa kali Joule menjadi Presiden Asosiasi Ilmiah Inggris. Dia dianugerahi gelar Doctor of Laws dari Dublin College, Edinburgh dan Universitas Oxford.
Ada sebuah patung untuk menghormatinya di Balai Kota di Manchester dan sebuah tugu peringatan di Westminster Abbey. Ada kawah James Joule di sisi terjauh Bulan.
Kesimpulan
Ilmuwan terkenal, yang namanya diberikan pada hukum fisika dan satuan pengukuran, tidak dapat memperoleh pengakuan. Terima kasih padanyaketekunan dan kerja, ia tidak berhenti sebelum banyak kegagalan. Pada akhirnya, ia membuktikan haknya atas tempatnya di bawah matahari, atau setidaknya di kawah bulan.
