James Prescott Joule

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James Prescott Joule (Salford, 24 dicembre 1818 – Sale, 11 ottobre 1889) è stato un fisico inglese.

[modifica] Biografia

Joule^[1] nacque la vigilia di Natale del 1818 a Salford, un paese nelle vicinanze di Manchester, da una famiglia di produttori di birra, ed ebbe tra i suoi insegnanti il chimico John Dalton.

Si dedicò sin da giovane a ricerche scientifiche che eseguiva cercando di spingere all'estremo limite l'accuratezza e la precisione delle misurazioni. Si interessò del calore e delle sue connessioni con l'elettricità e la meccanica. A 25 anni effettuò il primo tentativo di definire l'unità di misura della corrente elettrica, attualmente rappresentata dall'ampere. Nel 1841, indagando sugli effetti termici, inviò alla Royal Society un articolo in cui dimostrava che un conduttore attraversato da corrente elettrica produce calore in quantità proporzionale alla resistenza del conduttore e al quadrato della corrente stessa. Questo fenomeno è oggi chiamato effetto Joule.

Successivamente Joule enunciò ad un congresso in Irlanda il principio noto come equivalente meccanico del calore. Grazie alle sue sperimentazioni (e usando uno strumento che prende il suo nome) dimostrò che calore e lavoro meccanico potevano convertirsi direttamente l'uno nell'altro, mantenendo però costante il loro valore complessivo: nelle macchine idrauliche e meccaniche gli attriti trasformano la potenza meccanica perduta (lavoro) in calore e, viceversa, nelle macchine termiche l'effetto meccanico prodotto (lavoro) deriva da una quantità equivalente di calore. In tal modo Joule cominciò a porre le basi sperimentali del primo principio della termodinamica.

Inizialmente la scoperta non suscitò molto interesse, ma in seguito egli ricevette per questo la Royal e la Copley Medal da parte della Royal Society. In pratica egli dimostrò il principio di conservazione dell'energia per i sistemi termodinamici (il calore è una forma di energia meccanica).

Per dimostrare ulteriormente ciò, egli costruì una macchina in grado di far passare dell'acqua dallo stato solido a quello liquido, tramite ovviamente l'utilizzo dell'energia meccanica. Suddetta macchina, è formata da un recipiente contenente del ghiaccio [recipiente 1], all'interno del quale sarà inserito un altro recipiente (quindi di dimensioni inferiori)contenente acqua [recipiente 2]; verranno immerse seguentemente all'interno di H2O delle pale collegate a due carrucole, gravate dal peso di due solidi, esterne al recipiente 1 e al recipiente 2. Grazie all'energia potenziale gravitazionale (calcolabile come m*g*h) i 2 pesi scendono, facendo girare le pale; si genererà energia cinetica di rotazione (Ec=½Iw²). Detto ciò, si può proseguire dicendo che le pale si fermeranno per attrito, creando una variazione di T (Temperatura); il calore prodotto quindi scioglierà parte del ghiaccio situato tra il recipiente 1 e il recipiente 2. La nuova temperatura del ghiaccio si otterrà come: Q = M ghiaccio * Calore latente. In suo onore si chiama Joule (J) l'unità di misura dell'energia del Sistema Internazionale (SI).

[modifica] Nota

1. ^ In Italia, Joule viene pronunciato /dʒaʊl/, sebbene nel mondo anglosassone sia più diffusa la pronuncia /dʒul/