• EnglishEnglish
203
Роден Джеймс Джаул
24 декември 1818 г. – 11 октомври 1889 г.

Джаул е роден на 24. XII.1818 г. в гр.Солфорд, сега предградие на Манчестър. Ба¬ща му и дядо му са били пивовари, такъв е бил и той до 1854 г., т. е. цели 20 години от неговия живот на зрял човек. През 1835г. той и брат му Бенджамин започват да вземат уроци от знаменития английски химик и физик Джон Далтон. Далтон учи момчетата на алгебра и геометрия и ги въвежда в химията и физиката, но една паралитична атака го принуждава да прекъсне занятията. Първата крачка в на¬уката обаче е направена — Джаул е омагьосан от нейните тайни и тази магия ще се запази през целия му живот. Една стая от бащината му къща се превръща във физикохимичната лаборатория, в която се зареждат опит след опит, от които се ражда първата негова научна работа. През 1838 г. той изобретява електродвигател неза¬висимо от руския учен Борис Семьонович Якоби, който построява своя двигател през 1834 г. Две години по-късно той пра¬ви своето първо научно откритие: забеляз¬ва, че при намагнитване на меко желязо настъпва такова състояние, при което же¬лязото престава повече да се намагнитва, въпреки че външното магнитно поле про¬дължава да расте, т. е. настъпва магнитно насищане. Джаул пресмята и големината на това насищане за мекото желязо. По-късно се оказва, че това откритие има важ¬но научно и техническо значение. Джаул продължава работата си върху изобрете¬ния от него електричен двигател и се уве¬рява, че ако върти ротора му с външна си¬ла, то той от двигател се превръща в гене¬ратор. Установява също, че коефициентът на полезното действие на този генератор е много малък. Той взема пред вид употре¬беното количество цинк в галваничните му елементи, съпоставя го с количеството въглища, които би употребила една парна машина, и най-после работата, която вър¬ши двигателят му, и идва до заключение¬то, че той работи много неикономично. По този случай той пише: „сравнението бе така неблагоприятно, че аз, признавам това, почти се отчаях от неуспеха”.

Към края на 1840 г. Джаул предприема цяла редица от опити за получаване на топлина от протичане на електричен ток, първият от важните закони, с който е свър¬зано името му. Той установява, че коли¬чеството отделена топлина е пропорционал¬но на произведението от квадрата на голе¬мината на тока, съпротивлението на про¬водника и времето, през което протича то¬кът. В статията „За продукция на топли¬на от галванично електричество" Джаул информира на 17.XII.1840 г. за направе¬ното от него откритие.

Няколко месеца след първото инфор¬мационно съобщение през октомври 1841 г. Джаул публикува обширна статия с всич¬ки подробности, опитна постановка и фор¬мулировка на закона. Той извежда своя закон само от три измервания и въпреки това съумява вярно да схване основната зависимост между физичните величини. В същата статия Джаул отбелязва, че зако¬нът е валиден и тогава, когато токът про¬тича през електролити, най-после той пред¬лага един „Стандарт за единица на съпро¬тивление", а именно: десетфутова спирала от меден проводник с диаметър 0,024 инча (304,8 ст дължина при диаметър 0,6 тшп).

Две години след това Емилий Христианович Ленц независимо от Джаул открива

същия закон, но като използува огромен опитен материал, затова днес законът с право се нарича закон на Джаул-Ленц за количеството топлина, отделяна в провод¬ника, при преминаване на електричен ток през него.

По онова време (около 1840 г.) вече,, близо 70 години парните машини вършат полезна работа, а и над 30 години локомо¬тивите на Стефенсон теглят първите ва¬гони в Англия. Във връзка с използува¬нето на парната машина Джаул си поставя следния въпрос: щом топлината може да се използува за извършване на механична работа, то може ли да стане и обратното. И има ли някакъв преводен коефициент, постоянен при всички случаи? За да отго¬вори на тези въпроси, в началото на 1843 г. той започва цяла редица от остроумни опи¬ти. Със своя електромотор-генератор Джаул получава електричен ток, като върти ро¬тора му посредством две падащи тежести по 14 кг всяка от височина два метра. След падането им той отново навивал въжето на барабана и извършвал общо 12 такива процедури. Полученият ток преминавал през съпротивителна спирала, поставена в калориметър, в който имало 7 кг вода. Водата се нагрявала, Джаул пресмятал отделеното количество топлина и го съпос¬тавял с работата, извършена при падане на тежестите.

В течение на няколко месеца Джаул извършва стотици опити. На 21.VIII. 1843 г. той прочита своя доклад пред Британс¬ката асоциация на учените в Корк на тема: „За калоричния ефект на магнитоелектричеството (да се разбира електромагнитна индукция — бел. на автора) и за механич¬ната стойност на топлината."

Въпреки огромния успех от проведена¬та работа Джаул не е напълно доволен. При различните опити той получава недо¬пустимо големи разлики, което говори за непълното съвършенство на апаратурата, разсейване на енергия, а може би и греш¬ки в измерванията и пресмятанията. И Джаул решава да тръгне по друг път: ще измери получената топлина при триене на един предмет с друг, като предварител¬но е измерил точно големината на извър¬шената механична работа. Новата му апа¬ратура се нарича весло-колело, монтира¬на в добре изолиран калориметър. Той упо¬требява голям калориметър с добре изо¬лирани стени и много чувствителен термо¬метър, който му давал възможност да мери температурни разлики до 0,05°. Самото весло се състояло от метални перки, които с голямо триене се въртели във вода или в китова мас, или в живак.

Първите резултати от опитите по мето¬да весло-колело са повече от обезкура¬жаващи: все още изолацията на калориметъра е недостатъчна, но освен това при уда¬ра на тежестите в пода се губи енергия. При удара се затопля подът, но не и вода¬та в калориметъра и Джаул още при след¬ния си опит отчита и нея и резултатите из¬веднъж се подобряват. През юни 1846 г. той прочита доклад за резултатите от опи¬тите си в Британската асоциация на уче¬ните в Оксфорд, където се запознава с Уйлям Томсон, бъдещия лорд Келвин. Тази среща се оказва особено щастлива — тя е началото на едно искрено приятелст¬во за цял живот и на многогодишна съв¬местна работа.

След това Джаул започва нова серия от опити.Методът весло-колело е заменен с две триещи се метални плочи. Всичко е взето под внимание: загубата на топлина при калориметъра, ударите на тежестите в по¬да, даже пронизителният шум при стърженето на плочите една върху друга. На 21 юни 1849 г. Джаул изпраща на Фарадей в Кралското дружество статията си „За механичния еквивалент на топлината" („Философски протоколи" 1850 г.). 

Сътрудничеството между Джаул и Том¬сон започва още през 1847 г. На 19 юни 1851 г. в Кралското дружество се получава серия от статии от двамата учени на тема: „За термичния ефект на въздух, изпитан при течение през малки отвори" и „За тер¬мичния ефект на течности при течение". В тези статии двамата учени описват откри¬тото от тях ново явление, което и днес в науката се нарича ефект на Джаул — Том¬сон. В какво се състои той: при преход на свободно разширяващи се газове от съд, в който те се намират при много високо на¬лягане в съд с ниско налягане, температу¬рата на много от газовете (въздух, въгле¬роден двуокис и др.) се понижава.

Ефектът на Джаул и Томсон веднага намерил приложение в техниката за полу¬чаване на ниски температури и се изпол¬зувал много години за тази цел.

Най-после през 1878 г. в статията си „Ново определение на механичния екви¬валент на топлината” Джаул получава 772,55 фунта на фут, което в съвременни мерки прави 4,158 джаула за една кало¬рия топлина, което е много близко до прие¬тата сега стойност 4,186 джаула за кало¬рия.

Огромната експериментална работа на Джаул показва широтата на неговите науч¬ни интереси: електромагнетизъм, електро¬магнитна индукция, теория на топлината и теория за строежа на материята. Резул¬тат от тази негова дейност са 97 научни доклада и статии, от които 20 съвместно с Томсон. Работите му, отпечатани в два то¬ма от физическото дружество в Лондон, говорят за огромната му енергия в изслед¬ването на научните проблеми. Тази него¬ва дейност не остава незабелязана от уче¬ните. През 1850 г. на 6 юни е избран за член на Кралското дружество, две години по-късно, през 1852 г., той получава от-съвета на дружеството медал за научните-си изследвания върху механичния еквива¬лент на топлината. През 1860 г. получава медала Копли отново за опитите му по определяне на еквивалента. През 1857 г. става почетен доктор на Дъблинския уни¬верситет, три години по-късно на Оксфорд.

Многобройните награди, които получава Джаул, за огромните му постижения и заслуги, имат преходен характер в сравне¬ние с онова, което благодарното човечест¬во в лицето на своите научни представители му отсъди. Единицата мярка за работа във физиката носи неговото име — джаул. Тя ще напомня на хората за скромния англий¬ски учен дотогава, докато съществува ми¬слещо  човечество.

Джаул умира на 11 октомври 1889 г.