JAMES PRESCOTT JOULE: BIOGRAFIE EN BIJDRAGEN AAN DE WETENSCHAP - ARTE - 2025

James Prescott Joule (1818-1889) was een Britse natuurkundige die vooral bekend stond om zijn onderzoek naar elektriciteit en thermodynamica. Zijn studies op het gebied van magnetisme brachten hem ertoe de relatie met mechanisch werk te ontdekken en leidden hem tot de theorie van energie. De internationale eenheid van energie, warmte en werk, bekend als de joule of juli, is naar hem vernoemd.

Tegenwoordig wordt hij erkend als een van de meest opmerkelijke natuurkundigen van zijn tijd, dankzij zijn baanbrekend onderzoek op het gebied van thermodynamica. Het was echter niet altijd zo. Joule moest vechten om het grootste deel van zijn jeugd serieus te nemen door de wetenschappelijke gemeenschap. Ondanks de kwaliteit van haar werk vond ze het moeilijk om financiering aan te trekken en te publiceren in gerenommeerde tijdschriften.

Hij was een verlegen en nederige jongeman, daarom had hij de steun nodig van sterkere persoonlijkheden om hem te helpen zichzelf gewaardeerd te worden binnen de wetenschappelijke gemeenschap. In 1847 werkte hij samen met William Thomson, later bekend als Lord Kelvin, die, hoewel zes jaar jonger dan hij, nooit een probleem had met zelfpromotie.

Bibliografie

James Prescott Joule werd in 1818 geboren in Salford, nabij Manchester; en overleed in Sale in 1889. Hij groeide op in een welgestelde familie die een bierfabriek bezat, die hij beheerde.

Hij ging niet naar school vanwege gezondheidsproblemen, maar kreeg les in zijn eigen huis tot hij 15 jaar oud was, op die leeftijd moest hij gaan werken bij de distilleerderij.

John Dalton, de beroemde Britse chemicus, was zijn professor in wiskunde en natuurkunde, en die hem aanmoedigde om zijn wetenschappelijk onderzoek uit te voeren. Bovendien was Dalton lid van de Royal London Society for the Advancement of Natural Science en kende hij veel van de vooraanstaande wetenschappers van die tijd.

Hij maakte zoveel indruk op de jonge Joule dat hij, terwijl hij zijn eigen opvattingen over energietransformatie ontwikkelde, onvermurwbaar was in de gedrukte media, zelfs als bijna alle andere wetenschappers het niet met hem eens waren.

Vroege jaren

James Joule had tijdens zijn jeugd enkele gezondheidsproblemen. Een zwakte in zijn ruggengraat veroorzaakte een lichte misvorming. Om deze reden ging hij niet naar school en kreeg hij thuis privélessen, die hij combineerde met zijn werk in de distilleerderij van zijn vader.

Door op school geen interactie te hebben met andere kinderen, was hij verlegen in gezelschap. In feite kan het ontbreken van een sterkere persoonlijkheid de oorzaak zijn van het gebrek aan erkenning in de wetenschappelijke gemeenschap.

Om deze reden had hij de steun nodig van andere wetenschappers die de gaven bezaten die hij niet had. Het duurde echter tot 1847 voordat William Thomson in zijn leven kwam. Tot dan worstelde Joule met het publiceren van artikelen van groot wetenschappelijk belang, maar met weinig of geen impact.

Studies

Van 1834 tot 1837 kregen James en zijn oudere broer Benjamin privélessen in hun eigen huis. Zijn hoogleraar natuurkunde en wiskunde was de Britse chemicus John Dalton, die hem aanmoedigde tot wetenschappelijk onderzoek.

Aanvankelijk voerde hij zijn experimenten uit in het laboratorium dat hij in de kelder van zijn huis had geïnstalleerd, terwijl hij zijn studie voortzette aan de Universiteit van Manchester.

Aanvankelijk bestudeerde hij aspecten die verband houden met magnetisme tijdens elektrische stromen, en dankzij dit vond hij de elektromotor uit. Ook deed hij onderzoek op het gebied van elektriciteit en thermodynamica.

Op 20-jarige leeftijd slaagde hij erin om de stoommachine in de brouwerij van zijn vader te vervangen door een elektrische met het idee de efficiëntie te verhogen en het bedrijf geld te besparen. Terwijl hij zijn onderzoek deed naar de warmte die vrijkomt uit een elektrisch circuit, formuleerde hij wat nu bekend staat als de wet van Joule.

Bijdragen aan de wetenschap

Joule's werk is het verhaal van een constante strijd tegen een kritisch wetenschappelijk establishment dat het bewijs niet wilde accepteren totdat het onmogelijk was het te negeren.

Zijn wetenschappelijk onderzoek culmineerde in 1850. In dat jaar publiceerde hij een artikel waarin hij metingen presenteerde van het mechanische equivalent van warmte, waarvoor hij zijn beroemde schoepenrad-apparaat gebruikte.

De wet van Joule

Tijdens zijn onderzoek naar de warmte die vrijkomt in elektrische circuits, legde hij de bekende wet van Joule bloot. Wanneer een elektrische stroom door een geleider vloeit, neemt de temperatuur toe. Met deze wet kunnen we de warmte berekenen die wordt gegenereerd wanneer elektrische stroom door een weerstand vloeit.

Joule-Thomson-effect

In 1852 ontdekten Joule en William Thomson dat wanneer een gas mag uitzetten zonder enig extern werk te doen, de temperatuur van het gas daalt. Dit fenomeen, dat het Joule-Thomson-effect werd genoemd, was de basis voor koeling en airconditioners.

Eerste wet van de thermodynamica

James Joule speelde een cruciale rol in studies over hoe energie te besparen, of de eerste wet van de thermodynamica, als een universeel principe van de fysica. Het is gebaseerd op de conclusie van Joule dat warmte en energie gelijkwaardig zijn.

Erkenningen

De wetenschappelijke wereld van het begin van de 19e eeuw was ingewikkeld. Wetenschappelijke graden werden niet uitgereikt in Groot-Brittannië en er waren geen professionele wetenschappelijke kwalificaties. Slechts een kleine minderheid van degenen die wetenschappelijke artikelen publiceerden, had een betaalde baan in de wetenschap.

Joule voerde de meeste van zijn experimenten zelf uit in de kelder van zijn huis als particulier en werkte met de weinige middelen die hij tot zijn beschikking had.

In 1866 kende de Royal Society hem echter de hoogste erkenning toe, de Copley-medaille. Bovendien werd hij in 1872 en in 1887 verkozen tot voorzitter van de British Association for the Advancement of Science.

Ter ere van hem wordt de eenheid van het internationale systeem die wordt gebruikt om energie, werk en warmte te meten een joule genoemd.

Referenties

1. Esq, JPJ (1843). XXXII. op de calorische effecten van magneto-elektriciteit, en op de mechanische waarde van warmte. The London, Edinburgh en Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 23 (152), 263-276.
2. James joule - MagLab. Op 8 juli 2019 opgehaald van nationalmaglab.org
3. James joule, william thomson en het concept van een perfect gas. (2010). Aantekeningen en verslagen van de Royal Society, 64 (1), 43-57.
4. Sarton, G., Mayer, JR, Joule, JP, en Carnot, S. (1929). De ontdekking van de wet van behoud van energie. Isis, 13 (1), 18-44.
5. Young, J. (2015). Warmte, werk en subtiele vloeistoffen: een commentaar op joule (1850) 'Over het mechanische equivalent van warmte'. Filosofische transacties. Serie A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences, 373 (2039) doi: 10.1098 / rsta.2014.0348