История упорства: Более века тому назад умер великий Джоуль
Принцип сохранения энергии, лежащий в основе исследований Джоуля, положил начало термодинамики. Несмотря на то, что Джоуль не первым предложил данный принцип, он стал первым, кто продемонстрировал обоснованность этого принципа. Джоуль показал, что «работа может превращаться в теплоту с четким соотношением работы к теплоте, и что теплоту можно обратно преобразовать в работу». Принцип сохранения энергии Джоуля явился основой первого закона термодинамики, который говорит о том, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить, но ее можно изменять из одной формы в другую. Знаменитый фантаст Айзек Азимов назвал это «важнейшим обобщением в истории науки».
Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль появился на свет 24 декабря 1818 года в Салфорде. Джеймс был вторым из пяти детей в семье богатого владельца пивоваренного завода. В детстве будущий физик был слабым и стеснительным, а проблемы с позвоночником доставляли ему много неприятностей. Но именно эти обстоятельства и стали причиной того, что он предпочел науку активной физической деятельности. Хотя затем позвоночник его уже особо не беспокоил.
В середине 1830-х годов известный химик Джон Дальтон преподавал ему физику, химию, научный метод и математику. Позже Джеймс признавал, что Дальтон сыграл серьезную роль в том, что он выбрал путь ученого. «Именно из-за его преподавания у меня возникло желание увеличить запас моих знаний при помощи оригинальных исследований», - вспоминал Джоуль.
Когда заболел отец, Джеймс вместе с братом взялся за дела на пивоваренном заводе, вследствие чего у Джеймса почти не было возможности посещать университет. И, невзирая на это, его самым заветным чаянием было продолжать осваивать науку - у себя дома он создал лабораторию, где начал проводить ежедневные эксперименты до и после «пивоваренной» работы.
В 1839 году Джеймс Джоуль провел ряд опытов, в которых изучил механическую работу, электричество, а также теплоту. На следующий год он послал свою работу «Об образовании теплоты с помощью Вольтовского (гальванического) электричества» в престижное лондонское Королевское научное общество.
В 1843 году ученый смог вычислить количество механической работы, необходимой для образования эквивалентного количества теплоты. Эта величина была названа «механическим эквивалентом теплоты». На этот раз он передал данные своих изысканий на рассмотрение Британской ассоциации развития науки. И снова его труд не вызвал никакой реакции, а ведущие научные журналы отказались опубликовать данные его новых исследований.
Но Джоуль упорно отстаивал свои позиции: его проблема была в том, что он непрофессионал в данной области. Его новые данные бросали радикальный вызов калорической теории (теплота - жидкое вещество), которой придерживались многие физики тех лет. В своих экспериментах Джоуль проявлял упорство и изобретательность: эти свойства его характера очень помогли ему избежать ошибок и получить гораздо более точные результаты, по сравнению с предыдущими опытами.
Потугам Джоуля относительно теплоты, электричества и механической работы не придавали значения до 1847 года, когда вдруг на его работу обратил внимание Вильям Томсон (лорд Кельвин). Молодой Томсон с восторгом встретил работу Джоуля.
В работе, опубликованной в 1848 году, Джоуль стал первым ученым, подсчитавшим скорость молекул газа. Джоуль оказался одним из первых, кто обратил внимание на необходимость условных единиц электричества. Эта стандартизация позже все-таки была реализована под руководством Максвелла Британской ассоциацией развития науки.
В 1854 году умерла жена Джоуля, оставив его одного с маленькими детьми. Вскоре семья Джоуля была вынуждена продать пивоваренный завод. В тот период Джоуль довольно часто оставался один: именно это позволило ему посвящать научной работе больше времени.
С середины 50-х до начала 1860-х годов Джоуль совместно с Кельвином трудились над важными экспериментами для подтверждения отдельных предсказаний в термодинамике. Самые знаменитые опыты касались снижения температуры, связанного с расширением газа без выполнения внешней работы. Это охлаждение газов, которое происходит по мере их расширения, известно как «Эффект Джоуля-Томсона». Данный принцип лег в основу развития современной холодильной промышленности.
В процессе работы с Томсоном Джоуль взялся за практическую роль экспериментального исследования теоретических проблем, поднимаемых его коллегой: Джоуля интересовало достижение результатов, а не признание.
Джеймс Джоуль показал необычайную ясность в донесении, исполнении, описании и объяснении собственных экспериментов. В отличие от многих, его черновики были понятны и разборчивы — то есть их можно было публиковать без предварительных проверок.
С 1872 года состояние здоровья Джоуля стало ухудшаться, но он продолжал упорно, хотя и реже, работать. Умер он 11 октября 1889 года в английском городке Сейле (недалеко от Чешира).
Комментарии читателей Оставить комментарий