शायद ऐसा कोई शख्स नहीं है जो जेम्स जोएल का नाम न जानता हो। इस भौतिक विज्ञानी की खोजों का उपयोग पूरी दुनिया में किया जाता है। वैज्ञानिक ने क्या रास्ता अपनाया? उसने कौन सी खोज की?
एक उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी का जीवन
जेम्स जूल का जन्म 24 दिसंबर 1818 को हुआ था। भविष्य के भौतिक विज्ञानी की जीवनी एक सफल शराब की भठ्ठी के मालिक के परिवार में अंग्रेजी शहर सालफोर्ड में शुरू होती है। लड़के की शिक्षा घर पर ही हुई, कुछ समय के लिए उसे जॉन डाल्टन ने भौतिकी और रसायन शास्त्र पढ़ाया। उनके लिए धन्यवाद, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी को विज्ञान से प्यार हो गया।
जूल का स्वास्थ्य अच्छा नहीं था, उन्होंने घर पर बहुत समय बिताया, शारीरिक प्रयोग और प्रयोग किए। पहले से ही 15 साल की उम्र में अपने पिता की बीमारी के कारण, उन्हें अपने भाई के साथ शराब की भठ्ठी का प्रबंधन करना पड़ा। अपने पिता के कारखाने में काम करने से उन्हें विश्वविद्यालय जाने का मौका नहीं मिला, इसलिए जेम्स जूल ने खुद को पूरी तरह से अपनी घरेलू प्रयोगशाला में समर्पित कर दिया।
1838 से 1847 तक, भौतिक विज्ञानी ने सक्रिय रूप से बिजली का अध्ययन किया और अपनी पहली वैज्ञानिक प्रगति की। एनल्स ऑफ़ इलेक्ट्रिसिटी में, उन्होंने बिजली पर एक लेख प्रकाशित किया, और 1841 में एक नए भौतिक नियम की खोज की, जो अब उनके नाम पर है।
1847 में, जूल ने अपनी पहली और एकमात्र शादी अमेलिया ग्रिम्स से की। जल्द ही उनके पासएलिस अमेलिया और बेंजामिन आर्थर का जन्म हुआ है। 1854 में, उनकी पत्नी और बेटे की मृत्यु हो गई। 1889 में इंग्लैंड के सेल शहर में जूल की मृत्यु हो गई।
अपने पूरे जीवन में, उन्होंने भौतिकी में लगभग 97 पत्र प्रकाशित किए, उनमें से कुछ अन्य वैज्ञानिकों के साथ संयुक्त रूप से लिखे गए: ल्यों, थॉमसन, आदि। उत्कृष्ट वैज्ञानिक उपलब्धियों और भौतिकी के खोजे गए नियमों के लिए, उन्हें कई पदकों से सम्मानित किया गया और एक प्राप्त किया लगभग 200 पाउंड की राशि में यूके सरकार की ओर से आजीवन पेंशन।
पहला काम और प्रयोग
अपने पिता की शराब की भठ्ठी में भाप के इंजनों को देखते हुए, जेम्स जूल ने दक्षता के लिए उन्हें बिजली के इंजनों से बदलने का फैसला किया। 1838 में, उन्होंने एक वैज्ञानिक पत्रिका में एक लेख प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने अपने द्वारा आविष्कार किए गए विद्युत चुम्बकीय इंजन के उपकरण का वर्णन किया। 1840 में, शराब की भठ्ठी में नए इलेक्ट्रिक मोटर्स दिखाई दिए, और भौतिक विज्ञानी ने विद्युत प्रवाह और गर्मी रिलीज का अध्ययन जारी रखा। बाद में पता चला कि भाप के इंजन अधिक कुशल थे।
प्रयोगों के दौरान, जूल थर्मामीटर बनाता है जो तापमान को 1/200 डिग्री की सटीकता के साथ माप सकता है। यह उसे वर्तमान के तापीय प्रभाव के अध्ययन में गहराई से जाने की अनुमति देता है। 1840 में, आगे की टिप्पणियों के लिए धन्यवाद, भौतिक विज्ञानी चुंबकीय संतृप्ति के प्रभाव की खोज करता है। उसी वर्ष, उन्होंने रॉयल साइंटिफिक सोसाइटी को "विद्युत प्रवाह के माध्यम से गर्मी के गठन पर" काम भेजा। लेख का मूल्यांकन नहीं किया गया था। केवल मैनचेस्टर लिटरेरी एंड फिलॉसॉफिकल जर्नल ने इसे प्रकाशित करने के लिए सहमति व्यक्त की।
जूल-लेन्ज़ कानून
लंदन साइंटिफिक सोसाइटी द्वारा मान्यता प्राप्त नहीं, लेख बाद में मुख्य में से एक निकलावैज्ञानिक की उपलब्धियां। लेख में, जेम्स जूल ने वर्तमान ताकत और जारी गर्मी की मात्रा के बीच संबंधों के बारे में बात की। उन्होंने तर्क दिया कि कंडक्टर में छोड़ी गई गर्मी की मात्रा कंडक्टर के प्रतिरोध, बल के वर्ग और वर्तमान के पारित होने के समय के सीधे आनुपातिक है।
उस समय एमिलियस लेन्ज़ द्वारा एक समान सिद्धांत विकसित किया गया था। तथ्य यह है कि धातु कंडक्टर की चालकता तापमान पर निर्भर करती है, 1832 में एक रूसी भौतिक विज्ञानी द्वारा खोजी गई थी। कंडक्टर में तापमान को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए, वैज्ञानिक ने एक विशेष बर्तन का आविष्कार किया जिसमें शराब डाली गई थी। जिस तार से करंट प्रवाहित किया गया था, उसे बर्तन में उतारा गया। इसके बाद, यह ट्रैक किया गया कि शराब कब तक गर्म होगी। जूल जेम्स प्रेस्कॉट ने इसी तरह की विधि का इस्तेमाल किया, लेकिन पानी को तरल के रूप में इस्तेमाल किया।
लेंज के कई वर्षों के शोध के परिणाम केवल 1843 में प्रकाशित हुए, लेकिन उनके लेखन में जूल की तुलना में अधिक सटीक वैज्ञानिक औचित्य थे, जिनका काम पहले छपना भी नहीं चाहता था। जूल की प्रधानता और एमिल लेन्ज़ की सटीक गणना को देखते हुए, कानून का नाम दोनों के नाम पर रखने का निर्णय लिया गया। समय के साथ, जूल-लेन्ज़ कानून ने ऊष्मप्रवैगिकी की नींव रखी।
चुंबकीयता
विद्युत धारा के गुणों के समानांतर, जेम्स जूल चुंबकीय घटना का अध्ययन करता है। 1842 में, उन्होंने देखा कि चुंबकीय तरंगों के प्रभाव में लोहे के आकार में परिवर्तन होता है। यदि धातु की छड़ों को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाए, तो उनकी लंबाई थोड़ी लंबी हो जाएगी।
वैज्ञानिक समुदाय ने यहां किसी भी खोज के अस्तित्व पर संदेह जताया। छड़ के आकार में परिवर्तन थाइतना महत्वहीन कि मनुष्य की आंख उसे पकड़ न सके। लेकिन भौतिक विज्ञानी ने एक विशेष तकनीक विकसित की जिसके साथ उन्होंने दृश्य प्रमाण प्राप्त किए।
बाद में यह पता चला कि अन्य धातुओं का भी यही प्रभाव होता है, और इस घटना को ही मैग्नेटोस्ट्रिक्शन कहा जाता था। अब, जूल की खोज के लिए कई आवेदन मिले हैं। उदाहरण के लिए, मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव धातुएं टैंकों में जल स्तर को मापने के लिए एक वेवगाइड की सामग्री के रूप में काम करती हैं। इस घटना का उपयोग एंटी-थेफ्ट सिस्टम में टैग बनाने के लिए भी किया जाता है।
गैस प्रयोग
40 के दशक में, जेम्स जूल ने सक्रिय रूप से गैस के गुणों का अध्ययन किया, अर्थात् इसके विस्तार और संकुचन से जुड़ी घटनाएं। उन्होंने एक दुर्लभ गैस के विस्तार के साथ एक प्रयोग किया, जबकि यह साबित किया कि इसकी आंतरिक ऊर्जा मात्रा पर निर्भर नहीं करती है। केवल गैस का तापमान मायने रखता है।
1848 में, जूल ने भौतिकी के इतिहास में पहली बार गैस के अणुओं की गति मापी। यह अनुभव गैसों के गतिज सिद्धांत पर एक प्रारंभिक कार्य था, जिससे इस क्षेत्र में आगे के शोध को प्रोत्साहन मिला। बाद में स्कॉट जेम्स मैक्सवेल ने जूल का काम जारी रखा।
अंग्रेज़ी भौतिक विज्ञानी के सम्मान में एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक योगदान के लिए, कार्य को मापने की इकाई, ऊष्मा और ऊर्जा की मात्रा को जूल नाम दिया गया था।
जूल और थॉमसन
विलियम थॉमसन का जूल की गतिविधियों और वैज्ञानिक दुनिया में उनकी मान्यता पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ा। वैज्ञानिक 1847 में मिले जब जूल ने ब्रिटिश एसोसिएशन ऑफ साइंटिस्ट्स को गर्मी के यांत्रिक समकक्ष के माप पर एक रिपोर्ट प्रस्तुत की।
इससे पहले थॉमसन जूल को वैज्ञानिक हलकों में गंभीरता से नहीं लिया जाता था। कौन जानता है, शायद हम भौतिक विज्ञान के उन नियमों को नहीं जानते होंगे जिन्हें उन्होंने खोजा था यदि विलियम थॉमस ने ब्रिटिश समुदाय के "स्नब्स" को उनके महत्व को नहीं समझाया था।
एक साथ, भौतिकविदों ने गैसों के गुणों का अध्ययन किया, यह पता लगाया कि एडियाबेटिक थ्रॉटलिंग के दौरान गैस को ठंडा किया जाता है। अर्थात्, छिद्र (पृथक वाल्व) से गुजरने के दौरान गैस (या तरल) का तापमान कम हो जाता है। घटना को जूल-थॉमसन प्रभाव कहा जाता है। अब इस परिघटना का उपयोग निम्न तापमान प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
वैज्ञानिकों ने थर्मोडायनामिक पैमाने पर भी काम किया, जिसका नाम लॉर्ड केल्विन के नाम पर रखा गया, जो विलियम थॉमसन के थे।
जेम्स जूल स्वीकारोक्ति
प्रसिद्धि और पहचान ने अभी भी अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी को पछाड़ दिया है। 1950 के दशक में, वह लंदन की रॉयल सोसाइटी के सदस्य बने और उन्हें रॉयल मेडल से सम्मानित किया गया। 1866 में उन्हें कोपले पदक और बाद में अल्बर्ट पदक मिला।
कई बार जूल ब्रिटिश साइंटिफिक एसोसिएशन के अध्यक्ष बने। उन्हें डबलिन कॉलेज, एडिनबर्ग और ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालयों से डॉक्टर ऑफ लॉ की डिग्री से सम्मानित किया गया।
मैनचेस्टर के सिटी हॉल में उनके सम्मान में एक मूर्ति और वेस्टमिंस्टर एब्बे में एक स्मारक है। चंद्रमा के सबसे दूर एक जेम्स जूल क्रेटर है।
निष्कर्ष
प्रसिद्ध वैज्ञानिक, जिनका नाम भौतिकी के नियमों और माप की इकाइयों को दिया गया है, मान्यता प्राप्त नहीं कर सके। उनके लिए धन्यवाददृढ़ता और काम, वह कई असफलताओं से पहले नहीं रुका। अंत में, उन्होंने सूर्य के नीचे, या कम से कम एक चंद्र क्रेटर पर अपने स्थान का अधिकार साबित कर दिया।
