物理学への道標【科学史から】

こんにちはコウジです！
「ジュール」の原稿を改定します。
今回の主たる改定はタイトルの再考です。
初見の人が検索結果を見て記事内容が分かり易いように。

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【1818年12月24日 - 1889年10月11日】

その名を書き下すと
ジェームズ・プレスコット・ジュール_
: James Prescott Joule。

イギリスに生まれたジュールは生涯、実験家として

実験を続け、科学史に残る多くの実験成果を残しました。

一生を通じて大学等で研究職に従事する事はなく、

家業としての醸造業を営むかたわらで

研究をしていました。そんな生活の中で

ジュールの法則、熱の仕事当量の数値化

等の業績を残したのです。

分かり易いジュールの業績�@（仕事量）

ここで一般の人でも更に少しでも分かり易い

表現をしてみたいと思います。

ニュートンが考え始めた力学の考えは

物体の運動を表す手段としてとても便利でした。

リンゴみたいな球状の運動は質点の運動

と等価だと考得る事が出来て、

空気抵抗や摩擦といった

外乱の概念も取り入れやすかったのです。

また、マクスウェルらが確立していった

電気の学問体系でもその仕事を議論して

数値化出来ました。一方で温度計で測る

熱というパラメターは運動の世界とは別に

話されていく現象でした。熱に応じて物質が

変質していったりする話は

運動の話をしている話とは繋がり難かったのです。

ジュールは電気や運動の話で出てくる

「仕事」という概念と「熱」という概念を結びつけました。

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そうした作業でジュールは熱力学の発展に大きく貢献しました。今でも熱量の単位にはジュールを使っていて、ジュールの名は色々な人が耳にします。ジュールは病弱だったので正規の学校教育は全く受けていません。自宅で家庭教師をつけて学習を行っていました。その1人には、原子論で有名なジョン・ドルトンがいて、3年間にわたり科学や数学の初歩を教えていたと言われています。

分かり易いジュールの業績�A（熱量・ジュールの法則）

ジュールの確立した概念である熱量は高校生でも分かる物理量とつながります。具体的に熱量Qは、流した電流Iの自乗と、導体の電気抵抗Rに比例していて

これは現在ジュールの法則と呼ばれています。またジュールは、おもりの力によって水中でコイルを回転させる実験細管からの水の圧出による発熱を測定する実験を行い熱の仕事当量の測定を行って、熱自体が仕事に転化すると示したのです。最終的には羽根車による熱の仕事当量測定装置を使います。

Credit:Wikipedia

ジュールの業績

そうした活動の中で、ジュールはトムソン、G・ストークス、マイケル・ファラデーと意見交換をするようになり自宅で実験を続けた結果、確かに膨張させると温度が下がることが定量的に確認出来たのです。今ではジュール＝トムソン効果と呼んでいる現象でした。

実験の行き過ぎでご近所さんから苦情を受けたり、奥様が亡くなったり、電車の事故を目の当たりにしたりしてジュールの気分は沈み、引きこもり生活を送っていた時期もあったようです。そんなこともあり、マンチェスターに大学が出来ても教授職にはつきませんでした。

晩年ジュールは公的な年金や補助金を財源にして実験をしていました。裕福だったジュール家は実験に私財を捧げてしまった、とも言われています。ジュール自身はセールにて70歳で亡くなっています。そして、その墓石には仕事当量の値が刻まれています。

〆

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nowkouji226@gmail.com

2021/04/04_初稿投稿
2023/06/13_改定投稿

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If you write down the name:
James Prescott Joule.

Born in England, Jules continued to experiment as an experimenter throughout his life, leaving behind many experimental results in the history of science.

Jules did not engage in research at universities throughout his life and was doing his research while running the brewing industry as a family business. In his life, he left behind achievements such as Joule's law and the quantification of the work equivalent of heat.
Here, he would like to make the expression even a little easier for the general public.

The idea of ​​mechanics that Newton began to think of was very convenient as a means of expressing the motion of an object. You can replace spherical motion like an apple   by mass motion, and it was easy to incorporate the concept of disturbance such as air resistance and friction.

People in such time also discussed and quantified in the electrical academic system as Maxwell et al had established. On the other hand, the parameter of heat measured by a thermometer was a phenomenon that people talked about separately from the world of exercise. The story of substances changing in response to heat

It was hard to connect with the story of exercising. Jules combined the concept of "work" with the concept of "heat" that comes up in the story of electricity and exercise.

Works of Jule

In such work, Jules contributed greatly to the development of thermodynamics. Joule is still used as the unit of heat, and many people hear the name. Jules was ill, so he has no formal school education. He was studying at home with a tutor. One of them is said to be John Dalton, who is famous for atomism, who taught the basics of science and mathematics for three years.

The amount of heat, which is Joule's established concept, is connected to the physical quantity that even high school students can understand. Specifically, the amount of heat Q is proportional to the square of the flowing current I and the electrical resistance R of the conductor.

Q = RI ^ 2

This is now called Joule's law. Joule also conducted an experiment to measure the heat generated by the extrusion of water from an experimental capillary tube that rotates a coil in water by the force of a weight, measured the work equivalent of heat, and showed that the heat itself is converted to work. is. Eventually he uses a mechanical equivalent of heat measurer with an impeller.

In such activities, Jules began exchanging opinions with Thomson, George Stokes, and Michael Faraday, and as a result of continuing experiments at his home, it was confirmed quantitatively that the temperature would drop when inflated. It was. It was a phenomenon had known the Joule-Thomson effect.

Later life of Jule

There was a time when Jules' enviroment depressed his mood and he was living a withdrawn life because he received complaints from his neighbors due to the excessive experimentation, his wife died, and he witnessed a train accident. For that reason, even if a university was established in Manchester, Jules couldn't get a professorship.

In his later years Jules was experimenting with public pensions and subsidies. Some people said that the wealthy Jules family has dedicated their fortune to his experiments. Jules himself died on sale at the age of 70. And his tombstone had shown with the value of his work equivalent.

〆