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JOULE, James Prescott
JOULE, James Prescott

Descripción

James Prescott Joule [(Salforfd, Reino Unido), 1818- Sale (Reino Unido), 1889). Físico e investigador inglés. Considerado como uno de los físicos más notables de su época. Autor de la teoría mecánica del calor. La unidad de energía, trabajo o calor, en el Sistema Internacional recibió el nombre de Joule en su honor. Medalla Real 1852, Medalla Copley 1870 y Albert Medal 1880.

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Biografía

James Prescott Joule nació el 24 de diciembre de 1818 en Salforfd, una ciudad del distrito de Salforfd en el condado inglés de Gran Manchester. Sus padres fueron Benjamin Joule y Alice Prescott. Pertenecía a una familia acomodada dedicada a la producción de cervezas. James, de carácter tímido y enfermizo, aunque asistió a la escuela primaria, una hermana de su madre se encargó de su instrucción elemental hasta que cumplió los quince años.

Con su hermano Benjamín, realizó los primeros estudios de matemáticas y física, siendo su profesor el conocido químico y matemático británico John Dalton, autor de la primera formulación moderna de la teoría atómica. El joven James simultaneaba los estudios con el trabajo en la fábrica de su padre. Dalton animó al joven Joule a dedicarse a la investigación científica, quien recogió la invitación con entusiasmo.

Joule, como consecuencia de la enfermedad de su padre, conjuntamente con su hermano asumió la dirección de la fábrica de cervezas. Su ilusión por la investigación científica hizo que realizase sus primeros experimentos en un laboratorio propio situado cerca de la fábrica. Al mismo tiempo ingresó en la Universidad de Manchester. Allí estudió aspectos relativos al magnetismo, principalmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas.

Además, en esos primeros experimentos descubrió el fenómeno de magnetostricción, que aparece en los materiales ferromagnéticos y que consiste en la variación de volumen que sufren los cuerpos ferromagnéticos al ser colocados bajo un campo magnético.

En 1840 James descubrió el que sería conocido como “Efecto Joule” que describió en, su primer trabajo On the production of heat by voltaic electricity (“Producción de calor por la electricidad voltaica”).

En un documento enviado a la Royal Society enunció la ley que lleva su nombre, “Ley de Joule”, que afirma que el calor originado en un conductor por el paso de la corriente eléctrica es proporcional al producto de la resistencia del conductor por el cuadrado de la intensidad de la corriente.

Los documentos de Joule no eran fácilmente aceptados, posiblemente porque no formaba parte del mundo académico. Sin embargo, prosiguió con sus experimentos y obtuvo la mayor repercusión como investigador en cuanto a las diferentes formas de energía: logró verificar experimentalmente que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura. Ello le llevó a la enunciación del principio de conservación de la energía, base para la formulación de la primera Ley de la Termodinámica, que relaciona el trabajo y el calor transferido intercambiado en un sistema a través de una nueva variable termodinámica, la energía interna. Dicha energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.

En 1843 Joule publicó que el calor no era más que una forma de energía, y que se podía obtener a partir de la energía mecánica. Dicho experimento se conoce como experimento de Joule para determinar el equivalente mecánico del calor. En 1845 Joule publicó un artículo titulado The Mechanical Equivalent of Heat (“El equivalente mecánico del calor”), especificando el valor numérico del equivalente mecánico del calor, que concluyó era igual a 4,24 J·g-1·°C-. muy similar al aceptado actualmente por la comunidad científica de 4,27 J·g-1·°C-.

De esta forma, quedó firmemente establecida la relación entre el calor y el trabajo, ya avanzada por Rumford, que serviría de base para el posterior desarrollo de la termodinámica estadística.

Aunque en 1848 ya había publicado un artículo referente a la teoría cinética de los gases, en 1852 Joule decidió trabajar como ayudante de William Thomson (Lord Kelvin desde 1892) Ambos descubrieron el efecto que lleva su nombre, el “Efecto Joule-Thomson”, definiendo que la temperatura de un gas desciende cuando se expande sin realizar ningún trabajo. La aplicación práctica de dicho descubrimiento permitió, años más tarde, llevar a cabo la licuefacción de los gases. Es cierto que hubo otros físicos que contribuyeron al establecimiento de este principio: principalmente Thomson, Helmholtz y Meyer, pero fue Joule quién le proporcionó una mayor solidez.

James Prescott Joule definió en 1879 la unidad de energía térmica como la cantidad requerida para conseguir que un kilogramo de agua incremente su temperatura de 15,5 a 16,5 C. En honor a James Prescott Joule, en el Sistema Internacional de Medidas la unidad de trabajo o energía se denomina Joule y equivale a un vatio por segundo.

A lo largo de su carrera Joule fue distinguido con:

  • Medalla Real 1852: otorgada de forma anual por la Real Sociedad de Londres a personas físicas, galardonando anualmente en sus tres modalidades las contribuciones más importantes «para el avance del conocimiento natural» en las ciencias físicas y biológicas, respectivamente, y las contribuciones distinguidas en las ciencias aplicadas.
  • Medalla Copley 1870: premio otorgado de forma anual por la Real Sociedad de Londres a una persona física como reconocimiento al trabajo científico por sus logros sobresalientes en las ciencias físicas o biológicas.
  • Albert Medal 1880: Fue una medalla otorgada para reconocer la salvación de una vida. En 1971 fue reemplazada por la Medalla George Cross.

Joule fue Secretario de la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester.

James Prescott Joule publicó a lo largo de su carrera varios libros, entre ellos:
    - Das Mechanische Warmeaquivalent: Gesammelte Abhandlungen
    - The Scientific Papers of James Prescott Joule, 1883.
    - Mathematical and physical papers: collected from different scientific periodicals from May, 1841, to the present time.

James Prescott Joule contrajo matrimonio con Amelia Grimes. Fueron padres de Henry James, Alice Amelia y Benjamin Arthur.

James Prescott Joule falleció el 11 de octubre de 1889 en Sale, una localidad del condado de Gran Manchester, en el Reino Unido.

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