J・P・ジュール
【ジュールの法則｜熱の仕事当量の数値化】−12/11改定

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
現時点での英訳も考えています。
（以下原稿です）

熱力学
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【1818年12月24日 – 1889年10月11日】

James Prescott Joule – Wikimedia Commons
出典：Wikimedia Commons

ジェームズ・プレスコット・ジュール（James Prescott Joule）とは

ジェームズ・プレスコット・ジュールは、イギリスのマンチェスターに生まれ、
生涯にわたって実験を中心に科学に貢献した研究者 です。
意外なことに、彼は大学や研究機関に所属したことはありません。
家業であった ビール醸造業のかたわら、自宅の実験室で研究を行い、
熱力学の基礎となる数々の法則を発見 しました。

ジュールは病弱だったため、正規の学校教育は受けず、家庭教師のもとで学びました。
その家庭教師の一人が、原子論で知られる ジョン・ドルトン で、
3年間にわたり科学と数学を教わったとされています。

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分かりやすいジュールの業績①：仕事と熱の関係を結びつけた

ニュートン力学や電磁気学では、物体の運動や電気の働きを
「仕事」という概念で整理し、数値化できます。
しかし、温度計で測る「熱」は、当時は“別の現象”として扱われていました。

ジュールの大きな貢献は、
「熱もまた仕事の一形態である」
という考え方を明確に示したことです。

重りを落として水中の羽根車を回転させ、その摩擦で発生する熱を測定するという
有名な実験で、
仕事 → 熱へと変換できる
ことを示し、熱の仕事当量を数値として求めました。
これが後の熱力学の扉を開いたといえます。

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分かりやすいジュールの業績②：ジュールの法則

高校物理でも扱う
ジュールの法則
は次の式で表されます。

[Q = R I^2]

抵抗 $R$ の導体に電流 $I$ が流れるとき、
そこで発生する熱量 $Q$ は電流の二乗に比例するという法則です。

このシンプルな式から、電気ストーブや白熱電球など、
現代の無数の電気機器の理解につながっています。

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ジュール＝トムソン効果への展開

ジュールはトムソン（後のケルヴィン卿）、ファラデー、ストークスなど
当時の一流科学者と意見交換しながら、気体を膨張させたときの温度変化を調べ、
ジュール＝トムソン効果 を定量的に明らかにしました。

これは冷凍機や液体窒素の生成など、今日の産業技術にも直結しています。

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晩年と最期

激しい実験の連続で近隣住民とトラブルになったり、妻の死や事故を経験したことで
一時的に引きこもり気味になる時期もありました。
マンチェスター大学ができた際も教授職には就きませんでした。

晩年のジュールは、
公的な年金と補助金、そして自分の財産を研究に使い果たした
とも言われています。
そして70歳で亡くなり、墓石には彼の代表的業績である
熱の仕事当量の値 が刻まれています。

〆

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以上、間違い・ご意見は
以下アドレスまでお願いします。
最近全て返事が出来ていませんが
全て読んでいます。
適時、改定をします。

nowkouji226@gmail.com

2021/04/04_初稿投稿
2024/06/02_改定投稿

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【2021年9月時点での対応英訳】

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