Fizika Tanuljunk

James Prescott Joule hőelmélete

135 éve hunyt el James Prescott Joule angol fizikus, aki megfogalmazta a Joule-féle hőelméletet.

Joule John Collier festményén (1882)

Gyenge fizikuma miatt 15 éves koráig otthon nevelkedett, majd egy magántanártól tanult. Egyik tanára John Dalton fizikus volt, akitől fizikát, matematikát és kémiát tanult. Már 20 évesen jelentek meg cikkei tudományos folyóiratokban.

1840-ben felfedezte, hogy a testeket csak egy meghatározott mértékig lehet mágnesezni. Vizsgálta az elektromos áram hőhatását és felfedezte az ezzel kapcsolatos törvényt. Ezt ma Joule törvényeként ismerjük. Vizsgálta a munka és a belső energia közötti kapcsolatot, valamint a gáznyomást is.

Kutatta a mechanikai energia közvetlenül hőenergiává történő alakításának lehetőségét, és több tudóssal közösen megalkották az energiamegmaradás törvényét, miszerint az egyik formában felszabadult energia újra megjelenik egy másikban, és sohasem vész el. Nevéhez fűződik még a Joule-Kelvin effektus, ami a gázok hirtelen terjeszkedésekor előforduló hűtő hatást írja le, s amit a hűtőrendszereknél azóta is használnak.

Joule kutató és feltaláló is volt, hiszen kísérleteinek eredményei gyakorlati eszközökben köszönnek vissza, így pl. a vízkiszorításos szivattyú, vagy a villamos ívhegesztés.

Az energia, a hőmennyiség és a mechanikai munka nemzetközi mértékegysége (joule, jele: J) az ő nevét őrzi.

Joule

A joule az energia vagy a munka mértékegysége, és a Nemzetközi Egységrendszer (SI) része. Annak az energiamennyiségnek a mérésére szolgál, amely ahhoz szükséges, hogy egy tárgyat egy méteres távolságon keresztül egy newton erővel elmozdítsunk. A Joule fogalmát James Prescott Joule brit fizikusról nevezték el, aki a 19. században jelentősen hozzájárult a termodinamika tanulmányozásához.

Egyszerűen fogalmazva, egy joule az az energiamennyiség, amely egy kis alma földről való felemeléséhez és egy méteres magasságba emeléséhez szükséges. Ez kis energiamennyiségnek tűnhet, de számos tudományos és mérnöki alkalmazásban igen jelentős.

A joule átváltható más energiaegységekre, például watt-szekundumra vagy kalóriára. Egy joule például egy watt-szekundumnak felel meg, ami az egy wattos elektromos készülék által egy másodperc alatt felhasznált energia mennyisége. Egy joule 0,239 kalóriával is egyenértékű, ami az egy gramm víz hőmérsékletének egy Celsius-fokkal történő emeléséhez szükséges energiamennyiség.

Számos területen, például a fizikában, a mérnöki tudományokban és a kémiában a joule fogalmát széles körben használják az energia, a munka és a hő mérésére. A joule-t a mindennapi életben is használják, például a háztartási készülékek által felhasznált energia, az akkumulátorokban tárolt energia és a járművek mozgatásához szükséges energia mérésére.

Összefoglalva, a joule az energia olyan mértékegysége, amely azt a munkát méri, amely egy tárgy egy méteres távolságon keresztül történő mozgatásához szükséges egy newton erő alkalmazásával. A fizika és a mérnöki tudományok alapvető fogalma, és számos alkalmazása van a tudomány és a technológia számos területén.