James Prescott Joule

0
4013


James Prescott Joule, (d. 24 Aralık 1818, Manchester – 11 Ekim 1889). İngiliz fizikçi.



Termodinamiğin birinci kanununu keşfeden ünlü bilim adamı Joule, ayrıca
bir telde ilerleyen elektrik akımının ürettiği ısıyı hesaplamış ve ilk
kez gaz molekülünün hızını bulmuştur. Joule’un en büyük keşfi "mekanik
ısı denklemi"ydi. Bu önemli keşif, en temel evrensel bilim kanunu olan
"enerjinin korunumu" kanununa da rehberlik etmiştir.
Böylesine önemli bilimsel buluşları olan Joule, tabiat kanunlarını
öğrendikçe Allah’ı daha yakından tanıyabileceğine inanan bilim
adamlarındandır. Bu inancı onu daha da fazla araştırma yapmaya sevk
etmiştir. 1864 yılında Darwin’e karşı bir manifesto imzalayan 717 bilim
adamının en önde gelenlerinden olan Joule’ün Allah inancını ifade eden
şu sözleri ünlüdür:

Allah’ın isteklerini öğrendikten ve itaat ettikten sonra yapacağımız
diğer şey O’nun aklını, gücünü ve iyiliğini yaptığı işlerin kanıtından
bilmektir. Tabiat kanunlarını bilmek Allah’ı bilmektir.

Kendisi, çeşitli formlar kurmuş olan ve temelde: enerji, mekanik,
elektrik ve sıcaklık aynı mıdır yoksa değiştirilebilir mi seklinde
araştırma yapmış bir İngiliz fizikçidir. Böylece, ilk termodinamik yasa
olan enerjinin korunumu yasasını oluşturmuştur. James Prescott Joule,
ısı ve enerjinin, tek ve aynı şey olduğunu ve her ikisinin de birbirine
dönüşebileceğini
gösteren Termodinamik Kanunu’nu bulmuştur. Değerli madenleri ve
elektrolizi, gelişmekte olan elektro kimyaya kazandırmıştır.
Geliştirmek onun gerçek isi olmuştur.

Romantizm devrimi ve endüstri devriminin dolu dolu olduğu yıllarda
James Prescott Joule, zengin bira fabrikalarına sahip olan
İngiltere’nin Manchester kentinde dünyaya gelmiştir.

James Prescott Joule, 1818 Aralık’ının 24’ünde Benjamin ve Alice Joule
çiftinin dördüncü erkek çocukları olarak dünyaya geldi. ilk iki
çocukları Joule doğduğunda ölmüşlerdir. Üçüncü doğumda ki çocukları
olan James’in erkek kardeşi, babasının ismi olan Benjamin ismindeydi.
Joule’ü, 14 yasında ölen Alice ve Mary olmak üzere iki kız kardeşi
izledi. Joule, John adında daha genç bir kardeşe sahipti.
Joule’ün babası Benjamin, varlıklı bir adamdı ve Manchester’da,
hapishane yanında Bira Fabrikası kurdu. James bunun sonucunda çok
yorgun düştü. Onda belkemiğine ait bir sağlık problemi olduğundan; bu
rahatsızlığı boyunca ki işlemleri, erkek kardeşi Taylor yaptı.

Taylor’ın kariyeri at doktorluğu ile başlamıştır. James gençliği
boyunca kendini iyi geliştirdi. O, iyi bir gençlik dönemi geçirdi.
James’i daha büyük olarak psikolojik rahatsızlıklar etkiledi; bu da onu
tamamen utangaç biri yaptı ve topluma karsı konuşmasını etkiledi. James
ve onun erkek kardeşi Benjamin hayatlarının erken zamanları olmasına
karsın tamamen içlerine kapanık olmuşlardır. James normal bir eğitim
almamıştır. Onun yerine; o ve onun erkek kardeşi Benjamin evde özel
öğretmenlerden özel ders almışlardır. James 14 yasına kadar evde eğitim
almıştır.14 yasındaki Joule, 16 yasına kadar Manchester Üniversitesinde
tedavi edildi. Ondan sonra 1835’de Cambridge’den; John Dalton ile
çalışmak, iyi eğitimli bir kimyager olmak, formülleri, atomun
bölünmezlik teoremini öğrenmek için ayrılmıştır. Göstergeler, James’in
eğitiminin iyi olacağını göstermiştir.

iLK İLGİLERİ
Joule’ün erkenden öğrenmeye başlayıp kendini geliştirmesi, eğitimindeki
kazancı kadar babasının bira fabrikasındaki buhar makineleri içinde iyi
bir durumdu. O çocukken buhar lokomotiflerine meraklıydı; onun bu
merakı onu teşvik etti.

Tarlada termodinamik çalışmaları yaptı. Joule’ün de karıştığı tren
kazasında kendisi üç kişiyi öldürdü. Erkek kardeşleri, Joule’ü hızlı ve
olağanüstü bir şekilde aldılar. Onlar en sonunda özel öğretmeni Dalton
ile görüldüler. Erkek çocuklar, birde onların ölçülü bir şekilde derin
bir yer olan “Lake Windemere’de 198 fitte” olduklarını söylediler.

Joule babasının süvari tabancasını kaybederken araştırmalar bir yankı
dağda devam ediyordu. Onun sadece silahlarına rastlanmadı; bir başka
zamanda onun uçan kaslarına rastlandı. Joule oldukça korktuğu ve de
önemsemediği için; sağlık
hizmetlerini evinde yaptırırdı. Hizmetçi kız eninde sonunda bilincini
kaybedene kadar o dışarıya bir sürü testler taşıdı, bir dizi yığın
verdi. James isteyip de başaramadığı deneyin tahsis edilen uç noktasını
bitirmek için karar verdi. James babasının bira
fabrikasında çalışmakla birlikte denemede ki ilgileri için de yalan
söyleyip önce, kendiliğinden olan doğal rezervi oluşturdu. John Dalton,
James’e titiz bir deney yapıcı olması gerektiğini aşıladı.

Dalton, genç Joule’ü aritmetik ve geometri öğretmekten çok, az da
babasının kimyada ki niyeti ile tanıştırdı. Dalton dikkatli bir yol
izledikten
sonra teknik yapısı çok yüksek bir laboratuar kullanımında ısrar etti.
James, onun eğitimine sahip olduktan sonra geri döndürüldü. Onun
bağımsız olarak çalışmasına izin verildi. Babasının evinin içinde var
olan laboratuar da araştırma çalışmalarına başladı. James çok fazla
ünlü deneysel bilgiyi hocasından öğrenip, kendi beceri ve bilgisi ile
birleştirince özgünlük ve ustalık kazandı. Örneğin; James ölçümlü
aletlerin
bir hassas alet mertebesi doğruluğunu buldu ve de zamanla yaşattı.
Bugün bile aletlerin standartlarının doğruluğunun aynı olduğu
görülmektedir. Onun tamamen teorik, usta ve dikkatli deneyleri
olmuştur.

1847’de Joule Liverpool Gümrük Müdürü’nün kızı olan Amelia Grimes ile
evlendi. Joule Alp’ler de çalışırken, balayı’nı için çok zaman harcadı.
O suyun üst sıcaklığının, şelalede ki esas su sıcaklığından daha yüksek
olduğunu keşfetti. Bu suya düsen enerjinin ısıya dönüştüğünü
ispatlamıştır. Bu enerjinin korunucunu ispatlamak için çok büyük bir
adımdı. Balayında olup çalışmalarına ara vermesine karsın yürüttüğü
deney; tecrübesinin, hobisi Fizik olduğunu ve ondan kopamadığını
göstermiştir. Joule, 1849’da Benjamin Artar adında bir erkek çocuğa
daha sonra da 1854’te Alice Amelia adında bir kız çocuğa sahip oldu.
Joule’ün esi ve ikinci erkek çocuğu 1854’de yaşamlarını yitirmişlerdir.

JOULE’ÜN ÖNEMLİ İSLERİ.

Joule, 1837’de başlayıp 1856’ya kadar ailesinin bira fabrikasında çalışmıştır.
Umudu ve hedefi, ilk araştırmayı
yaptığı buharlı motorları(lokomotifleri) elektrik motorları ile değiştirmek ve
daha verimli çalışmasını sağlamaktı. Onun
incelemeleri üretim ısıtıcıyla ilgiliydi. Joule’ün erken kazançlarından biri
tarlada elektrik bulması oldu.

O elektrik motorlarıyla ilgili olarak, elektromıknatıs ve daha çok verimli olan
akümülatörü geliştirdi. O yeni bir dergi olan "Annals of Electricty"
abone oldu. Redaksiyonu yapan William Sturgeon Joule 20 yasında (1783
-1850)’tır.

ilk dergide, Dorpat Üniversitesi’nden Prof. M.H.Jacobi tarafından; tükenmeyen
güç olasılığı için elektrik motorları teklifi yazılmıştır. Onun deneylerinin
hedefleri sınırsız güçten düşmeyen bir motordu ve yavaş yavaş farkına
varıyordu, onun hedefi başarılamayandı. O ölçümle ilgili çalışmasını
tamamlayarak ısıyı elektrikle üretti.

Onun denemesi’nin sunusu olarak Joule keşfedişi: güçlü motor orantılı üründe,
güncel ve yoğun batarya seklindeydi. Sonunda Joule çizgisinden çıkarak; buhar
makinesi denemesinden vazgeçtiğinden beri çok daha fazla ekonomik oldu. Joule
durup durup hissediyordu; buhar makinesini bir gün yenisi olan elektrik motor
ile değiştirecekti.

O kördüğüm olan motordan sonra ilgisini elektrik ve ısıya yöneltti. Joule’ün
çalışması 1837 ve 1847 yılları arasında büyük bir bölüm oluşturmuştur. Bu zaman
boyunca Joule ile birlikte Hermann von Helmholtz, Julius von Mayer ve William
Thomson (sonra Lord Kelvin) kurdukları ilke olan: Enerjinin Korunumu’nu
devletlerin çıkardıkları bir ilke sonucunda bu isin sonu bitmez diyerek
kullanmışlardır.

Joule 20 yaşında

Daha ciddi birisi denemelerini, Joule’ün kanununa yol göstermek için götürdü.
"On the Production of Heat by Voltaic Electricity" dergisi 1840’da
"Joule’ün Kanunu" olarak tanımlamıştır. O üretilen ısı miktarını bir
teldeki elektrik akımıyla orantılı olarak üründeki, dirençte bulunan tel ve
kare akımına başladı. Bunun ilki olarak bir hayli fazla raporlar, formüller
kurarak ısıyla ve başka ilkelerle enerjiyi bağlamıştır.

Onun gerek çalışması olan enerji miktarı değeri için bir birim ısı üretmek,
adı: mekanikle eşanlamlı ısı olarak 1843’de yayınlandı. O gittikçe doğru
yöntemler, önemli belirlemeler kullandı. başka materyaller kullanarak hatta
kurulmuş bir ısı enerjine aldırmayarak maddeleri tartıştı. Joule, elektrikle
üretilen kimyasal enerji veya mekanik enerji sonucunda: her zaman ısıtılan aynı
ısıyı bulmuştur. Joule mekanik enerji
olsaydı ısının hemen üretebilir olduğunu imal etti ve bunu deney yaparak gördü
ve de ilk kez elektriksiz olarak bunu basardı. Başarısını hiç enerji kullanmadan,
elektrikli, kimyasal ve ye mekanik üretimlerde eşit miktarda ısı deneyleriyle
ispatlandı. Deneylerle Joule daha ileriye bir adım gitti ve dört deney
geliştirerek tam mekanik eşit ısı belirledi.

Joule’ün Vapur -Çarkı Aygıtı, 1849, Londra Bilim Müzesi

Bu plan Joule’ün deneyiyle mekanik enerji arasındaki ilişkiyi
gösteriyor(ağırlıklardan düşerek ve şaft etrafında dönerek ve çarkla hareketlerle)
ve ısının(su deposunda) nasıl çevrildiğini aydınlatıyor.

Deneyleriyle tanındığında, bir sıcaklık ölçere duyarlı bir şekilde hassas ölçüm
yapmak için; ağırlığı yeterli bir fincan düşürerek bir vapur çarkında süren
mekanik enerjiyi oluşturdu. Çok dikkatli denemelerle 772 font-pounds buldu; isi
her zaman bir fahrenhayt arttırmaktı ve bunun için 1850’ye kadar çalıştı.

O bir de ısının akışkan olmadığını buldu. Herkes tarafından o bulana kadar
akışkan olduğuna inanılıyordu ama enerji ilkesi vardı. O çalışması boyunca
enerjinin korunduğunu gösterdi. Olası enerjinin korunucunun genel kabulü
uğruna, dikkatli deneyler yaptı. Joule ısıda mekanik eşitliği saptadı. Popüler
insan olmadı ama kanıtlamaları sonunda, kabul edilmiş ve dünyaca tanınan biri
olmuştur. O bütün bunların karşılığında hak talep etmedi; ancak, formüllere Laf
of Conservation of Energy sahip çıktı. Yinede, deneyleri temel formülasyon
hakkında getiriş oldu. Ek
olarak, Joule’ün deneyleri ısının üretilen hareketini gösterdi, kalorik teoriyi
yalanladı.

Joule birde 1846’da fenomen mıknatıssal büzülmeyi keşfetti, bunun vasıtasıyla
bir demir çubukta ki değişiklikleri boyunda oldukça mıknatıslandığını gördü. Bu
sadece akademik zamanda göründü, ama bugünlerde sonuç bağlantıyla ultra-sonic
ses dalgası oluşturmada kullanıldı.

 

Joule, William Thomson ile büyük bir ilişkiye sahipti; onlar
her zaman fikirleriyle birbirlerine yardım ederlerdi. Joule’ün her iki
deneyinde de geometrik çizim, laboratuar gereçleri, uygulama deneyleri ve
teorik kenar deneyinde oldukça iyi olduğu okumalarda gözükür. Ancak onlar
birlikte çalışmadan, zihinler için büyük başarılara birleşerek sahip oldular.

Onların azimli bir iş birliğinin sonucu olarak çalışmalarında gaz genleşmeleri
zamanında sıcaklığında çağlayan gibi artış oluşmuştur. Bu bilinen
"Joule-Thomson Etkisi" dır ve bu etki XIX. yüzyılda büyük soğutma
endüstrisi(sanayisi) sırasında kullanılarak gelişmeler kaydedilmiştir.

Bu işbirliği sayesinde araştırmacı zihinler için tamamen yeni özel alanlar ve
başka pratik araştırma gün gün oluşmuş ve artış göstermiştir.
Birçok araştırmacının da olduğu gibi, Joule’ün yetenekleri bugün “araştırma”
dediğimiz şeylerin yanında sınırsızdı. Uygulanabilir cihaz ve yeni teknolojiler
deneysel araştırmaların ürünü olarak ortaya çıktıysa; biz bu sorumlulukla James
Joule‘e bir mucit de diyebiliriz.

icatlarının arasında “yay” ye da elektrikli kaynak ve yer değiştirme pompası
vardır. Onun en değerli şeyi kusursuz düşünebilme yeteneğiydi. çalışmaları kaçınılmaz
mantığını kanıtladı. Kariyerinin basında, tam olarak doğrulanmamış
çalışmalarına dayanarak yaptığı sonuç taslaklarından dolayı eleştirildi. Ama
Joule bu eleştirileri sineye çekti. deneysel kesinliğiyle ünlü olmasıyla
birlikte araştırmalarının sonuçlarından ortaya çıkan spekülasyonlara karsı
ihtiyatlı biri olarak da tanınırdı. Joule’ün ömrünün son iki yılı evde
çoğunlukla okuyarak geçti.

Joule 1850’de kraliyet derneğine seçildi.1866’da kraliyet derneğinin copley
nisanını aldı ve 1872 ve 1887’de İngiliz bilimsel gelişme erneğinin
başkanlığını yaptı. Hayatı boyunca biracı olarak kadı ve hiçbir zaman
entelektüel bilim dünyasında önemli gibi görünen bir profesör olmadı. O
alçakgönüllü ve mütevazı bir insandı, samimiyetle dindar birsiydi, ömrünün sonuna
doğru bilimsel buluşların mücadelesinde artan
başvuruların için özlemini duydu.

Joule tek basına çalışarak fidansal desteğe sahip olmamasının birçok yararını
ve zararını gördü. Avantajlardan bazıları; çalışma saatlerini kendisinin
seçmesi, çalışma sekli ve çalışmanın konusuydu.

Zararlarından bazıları; ihtiyaç duyduğu fidansal desteğe sahip olamaması ve her
zaman sahip olmayı hak ettiği araç gerece sahip olamamasıydı.

Joule çok zekiydi ve genelde araç gereç problemini ortadan kaldıracak bir
bulusu olurdu ve bazı durumlarda tasarladığı model yerine kullanılacağı araç
gereçten çok daha fazla kullanışlı olurdu.

Birçok araştırmasını kendi cebinden karşıladı. Ama maalesef parası 1875’te
bitti ve sonraki yıllar sürekli hastalıkla doluydu. 11 Ocak 1889 tarihinde
Joule beyin dejenerasyonunun bir türü olan hastalığına daha fazla dayanamadı.

Joule’ün imani Yönü

1864 yılında Darvin’e karsı bir manifesto imzalayan 717 bilim adamının en
önemlilerinden biri olan Joule, evrende insanın karsısına çıkan kesiflerin
kendisine Allah’ı tanıttığına inanan bilim adamlarından biridir.

Joule bu konu ile ilgili olarak şunları söylemiştir: "Allah’ın isteklerini
öğrendikten ve itaat ettikten sonra yapacağımız diğer şey, yaptığı işlerin
kanıtından yola çıkarak O’nun aklı, gücü ve iyiliği hakkında bir şeyler
bilmektir. Tabiat kanunlarını bilmek, Allah’ı bilmektir."

Ömrü boyunca başarılarıyla onurlandı. Termodinamik alanındaki makaleleri çok
önemliydi ve ileride bu alanda yapılan çalışmalara çok yardımcı oldu. 1878’de
ölümünden kısa bir süre önce, o günün bilimsel çalışmalarda bulunan kişilerden
birinin başvuruları sonucunda devletten yaptığı bütün o çalışmalar karşılığında
emekli aylığı almaya başladı. Enerjinin birimi, onun büyük çalışmalarından
dolayı adıyla
anılmaya başlandı. 1J, 1N’luk bir kuvvetle 1m boyunca yapılan ise eşit oldu.

1 J = 1 Nm = 1W s= 1 kgm2 s-2

11 Ocak 1898 Cuma günü aksamı 12 Wardle yolu, Sale adresinde öldü.

Bütün hayatı boyunca Manchester bölgesinde yasadı.

James Prescott Joule’ün Hayatına Kısa Bir Bakış

Joule (James Prescott), İngiliz fizikçisi (Salford, Manchester yakınları 1818 –
Sale Cheshire 1889).

Önce kimya derslerini izledi, bununla birlikte çok kendi kendini yetiştirmiş
sayılır. Salford’da bir bira fabrikasının müdürü oldu, kısa bir süre sonra bu
isi bırakarak kendini tamamen bilimsel çalışmalara verdi.1841’de bir iletkenden
elektrik akımı gedmesiyle açığa çıkan ısıyla ilgili, kendi adını taşıyan
kanunları hazırladı. Ertesi yıl, ünlü deneyiyle kalorinin mekanik eşdeğerini
belirledi. Zinde kuvvet kavramını ortaya atarak, mekanik enerjinin korunumu
ilkesini açıkladı.

1851’de Mariotte kanununu gazların kinetik teorisine dayanarak yorumladı ve gaz
moleküllerinin ortalama hızını hesapladı. 1852’de W.Thomson ile birlikte
yaptığı araştırmalar sonunda tükel gazlarda boşluk içindedeki adiyabatik
genleşmenin sıcaklık değişimi olmadan meydana geldiği (Joule Kanunu), buna
karşılık gerçek gazlarda hafif bir soğuma olduğunu (Joule-Thomson Olayı)
açıkladı.

1850’de Royal Society’ye üye seçildi; yayımladığı sayısız inceleme yazısı,
1884’te Scientific Papers(Bilimsel Yazılar) baslığı altında derledi.

Joule Kanunu, “tükel bir gazın iç enerjisi yalnız sıcaklığına bağlıdır”
seklinde tanımlanan kanundur. Bu kanun, Joule’ün, gazlarda dış etki ve sıcaklık
değişikliği olmadan meydana gelen adiyabatik genleşme üstüne yaptığı deneyin
sonucudur.

Joule Olayı, homojen bir iletkende, içinden bir elektrik akımının gedmesiyle
meydana gelen ısınma; 1882’de William Siemens tarafından teklif edilen bu
terim, ingiliz fizikçisi Joule’ün adından alınmış ve bütün bilginlerce
benimsenmiştir.

Joule-Thomson Olayı, gözenekli bir çeper arasından basınç değişikliğiyle
yayılan bir gazın uğradığı sıcaklık değişimi. Sıcaklığa ve gazın cinsine göre,
bu değişiklik soğuma veya ısınma seklinde olabilir,

Joule’ün yaşamındaki önemli tarihler;

1818 – Salford, Lanchashire’da doğdu

1840 – Joule Yasası

1843 – Yapılan isin sonucunda ısı açığa çıktığını kanıtladı

1848 – Gazların kinetik teorisi yayımlandı

1889 – Sale, Chshire’da öldü

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here