جیمز ژول را می‌شناسید؟ قطعاً تمامی افرادی که دوران دبیرستان را پشت سر گذاشته باشند و به ویژه با درس فیزیک سر و کار داشته‌اند، با واحد فیزیک Joule آشنایی دارند. اما این نام پیش از این که یک واحد در علم فیزیک باشد، متعلق به یک دانشمند معروف انگلیسی بوده که اقدامات بسیار مهمی در حوزه فیزیک انجام داده است. در ادامه این راهنما با این دانشمند بزرگ بیشتر آشنا خواهیم شد. با ما همراه باشید.
جیمز پرسکات ژول؛ دانشمند بزرگ انگلیسی
Joule یکی از بزرگترین دانشمندان انگلیسی است که در سال 1840 قانون Joule را کشف کرد و در دهه 1840 پایستگی انرژی، در سال 1849 معادل مکانیکی گرما و در سال 1852 تا 1859 به همراه ویلیام تامسون اثر ژول – تامسون را شرح داد. در قرن نوزدهم میلادی بسیاری از دانشمندان فعال در حوزه فیزیک اطلاعات کاملی در مورد خصوصیات گرما نداشتند و به تبع از امکان درک بسیاری از واکنش‌های گرمایی برخوردار نبودند.
اکثریت دانشمندان فعال در این حوزه بر این باور بودند که کالری اشکال بسیار گذرایی از سیال بوده که به واسطه ماده حفظ و آزاد می‌شد. به مرور زمان این نظریه به عنوان حرکت مولکولی معرفی شد. در این راستا فیزیک‌دانان مختلف اقدام به جمع‌آوری دلایل کردند که بخشی از آن با دانشمند انگلیسی مورد بحث ما قابل درک شد؛ در حقیقت Joule کسی بود که در ایجاد علم ترمودینامیک در حال شکل‌گیری نقش بسیار پررنگی را ایفا کرد.
از ماءالشعیرسازی تا دانشمند تمام وقت!
جالب است بدانید که فعالیت و تخصص اصلی Joule ماءالشعیرسازی بود. از آن‌جایی که او در طول جوانی خود در ماءالشعیرسازی پدر ثروتمندش کار می‌کرد، تحصیلات آکادمیک زیادی را پشت سر نگذاشته بود و هیچ وقت به دانشگاه وارد نشد. اما با این حال این موضوع بر علاقه Joule به پیرامون گرما و خصوصیات این انرژی ارزشمند تأثیر منفی نگذاشت. در واقع، علاقه شدید او به این حیطه باعث شد که پدرش در نزدیکی ماءالشعیرسازی برای او آزمایشگاهی تأسیس کند تا وی بتواند در اوقات آزاد خود مطالعاتش را در این مکان انجام دهد.
مطالعات عمیق در حوزه گرما
از آن‌جا بود که جیمز ژول در آزمایشگاه خود به صورت تخصصی رابطه بین جریان و مقاومت الکتریکی و گرمایی را مورد بررسی قرار داد. در پی این مطالعات، در سال 1840 دانشمند بزرگ انگلیسی مورد بحث توانست نخستین دستاورد خود؛ یعنی قانون ژول را ارائه دهد. این قانون به زبان ریاضی رابطه بین جریان و مقاومت الکتریکی موجود در سیمی حامل جریان را بر مبنای میزان گرمای آزاد شده مشخص می‌کرد.
اهمیت این قانون زمانی پررنگ شد که شکلی از انرژی به شکلی دیگر تغییر می‌کرد. به عنوان مثال انرژی الکتریکی به انرژي گرمایی و همین موضوع باعث شد که مفهوم کالری تضعیف شود.
جیمز اثبات کرد که گرما در اثر انواع مختلفی از انرژي یا کار هم‌چون انرژی مکانیکی قابل ایجاد است و این فرضیه را در قالب یک آزمایش که در آن یک چرخ پره‌دار به واسطه یک دستگیره به درون آب برده شد و در پی آن دمای آن افزایش پیدا کرد، اثبات نمود.
قانون ژول و ترمودینامیک
اصلی‌ترین و مهم‌ترین دستاورد Joule در طول آزمایش‌های وی در دهه 1840 قانون اول ترمودینامیک بود. این قانون اصل بقای انرژی یا پایستگی است. در حقیقت این یک دستاورد طبیعی از کار وی در مورد امکان تبدیل انرژی از یک شکل به شکل دیگر بود. وی معتقد بود که طبیعت دارای میزان مشخصی از انرژي بوده که به هیچ وجه مقدار آن کاهش یا افزایش پیدا نمی‌کند، بلکه تنها این انرژی از شکلی به شکل دیگر تغییر می‌یابد.
Joule علاوه بر قانون اول ترمودینامیک، قانون تغییر انرژی الکتریکی به گرما را نیز توصیف و بیان کرد. این قانون به این ترتیب بوده که گرمای تولیدی (Q) حین عبور از یک جریان الکتریکی (I) از یک مقاومت (R) برای مدت زمان معین (t) با رابطه Q = I2Rt نمایش داده می‌شود. ناگفته نماند که یکای SU برای انرژي و کار نیز با نام Joule شناخته می‌شود.
سخن پایانی
جیمز ژول یکی از بزرگترین و مهم‌ترین دانشمندان و فیزیک‌دان‌های انگلیسی بوده که علاقه او به انرژي جنبشی و گرما سبب دستاوردهای مهمی هم‌چون قانون اول ترمودینامیک گشت. شما چه اطلاعات دیگری در مورد این دانشمند بزرگ دارید؟ لطفاً نظرات و پیشنهادات خود را با ما و کاربران عزیز تکه کابل در میان بگذارید.
337 بازدید
محمد یاری پور
