İçeriğe atla

James Prescott Joule

James Prescott Joule
Joule'un ısı cihazı (1845).
Joule'un, ısının mekanik eşdeğerini ölçmek için geliştirdiği cihazın şematik resmi.

James Prescott Joule (24 Aralık 1818, Manchester – 11 Ekim 1889). İngiliz fizikçi. Isının mekanik iş ile olan ilişkisini keşfetti. Bu keşif, enerjinin korunumu kuramını ve oradan da termodinamiğin birinci yasasının eldesini sağladı. SI sistemindeki iş birimi joule, onun adına ithafen verilmiştir. William Thomson ile mutlak sıcaklık ölçeğini geliştirmiştir. Bir direnç üzerinden geçen elektrik akımının ısı yaydığını bulmuştur (Joule yasası).

Isının mekanik eşdeğeri

Matematiksel formül:
Q = c Δt m = 4.18 F Δx = 4.18 W
Q = Isı (cal)
c = özısı (cal/g derece santigrad)
Δt = sıcaklık değişimi (derece santigrad)
m = kütle (g)
F = iş yapan korunumlu kuvvet (Newton)
Δx = yer değiştirme (metre)
W = fiziksel iş (joule)

Joule, yaptığı deneyler sonucunda, ısının mekanik eşdeğeri olarak; bir pound suyun sıcaklığını bir derece Fahrenheit artırmak için 838 ft·lbf luk bir iş gerektiğini bulmuştur.[1] Joule, bu sonuçları 1843'te düzenlenen "British Association for the Advancement of Science" toplantısında açıkladı ancak beklediği ilgiyi göremedi.

1845'te Joule, Cambridge'deki British Association toplantısında Isının Mekanik Eşdeğeri Üzerine adlı makalesini okudu.[2] Bu çalışmasında, artan sıcaklığını ölçtüğü yalıtılmış bir su varilinde bir çarkı döndürmek için düşen bir ağırlığın kullanılmasını içeren en iyi bilinen deneyini bildirdi. Burada, 819 ft·lbf/Btu (4.41 J/cal) mekanik eşdeğerini tahmin etti.

1850'de Joule, yirminci yüzyıl tahminlerine daha yakın olan 772,692 ft·lbf/Btu (4,159 J/cal)'lik duyarlı bir ölçüm yayınladı.[3]

Kaynakça

  1. ^ Joule'un birimi 5.3803×10-3 J/kalori'ye karşı gelir. Joule'un tahmini değeri 4.51 J/cal idi, ki bu da 20. yüzyılın başlarında kabul edilen 4.1860 J/cal değerine yakındır (M.W. Zemansky (1968) Heat and Thermodynamics, 5. basım, s. 86)
  2. ^ Joule, J.P. (1845) "On the Mechanical Equivalent of Heat" 5 Şubat 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Brit. Assoc. Rep., trans. Chemical Sect, s. 31, read before the British Association at Cambridge, June
  3. ^ Joule, J.P (1950) Philosophical Transactions of the Royal Society of London, cilt 140, Part 1, ss. 61-82


İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Isı</span> belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle geçen enerji

Isı, belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle geçen enerjidir. Isı, parçacıkların 40.000-400.000 hz./s titreşmesi ile oluşur. Isı da iş gibi bir enerji akışı biçimidir. Isı sistem sınırlarında ve geçiş durumunda iken belirlenebilir. Isı sistemin bir durum fonksiyonu değildir.

<span class="mw-page-title-main">Isı transferi</span> Isıl enerjinin fiziksel sistemlerde taşınımı

Isı aktarımı, sıcaklıkları farklı iki veya daha fazla nesne arasında iletim, taşınım ya da ışınım yoluyla gerçekleşen enerji aktarımının incelenmesidir. Bu transferin matematiksel olarak modellenmesi ısı aktarımı dersinin temel konusunu oluşturur. Termodinamik, akışkanlar mekaniği ve malzeme ile ilişkilidir.

<span class="mw-page-title-main">Kinetik enerji</span> bir cismin harekiyle oluşan enerji

Kinetik enerji, fiziksel bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir.

BTU ya da Btu ; bir libre suyun sıcaklığını 1 derece Fahrenayt artırmak için gerekli olan enerji miktarıdır. Bu tanım, sıcaklık değişimlerinin 1 atmosferlik basınç altında ölçümleri şartında geçerlidir.

<span class="mw-page-title-main">Klima</span>

Klima, elektrikli klima veya pasif soğutma ve havalandırmalı soğutma dâhil olmak üzere çeşitli diğer yöntemlerin kullanımıyla daha konforlu bir iç ortam elde etmek için kapalı bir alandaki havanın ısı ve nem kontrol edilmesi işlemidir. Klima, "ısıtma, havalandırma ve klima" (HVAC) sağlayan sistem ve teknikler ailesinin bir üyesidir.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma kulesi</span> Su kulesi

Soğutma kuleleri, çeşitli amaç ve büyüklükteki endüstriyel tesislere soğutma suyu sağlamak için tasarlanmış yapılardır. Değişik ölçülerde olabilir; 100 metre çapına ve 120 metre yüksekliğe erişen kuleler mevcuttur.

<span class="mw-page-title-main">Tork</span> bir kuvvetin nesnenin ekseninde, dayanak noktasında ya da çevresinde dönme eğilimi

Tork, kuvvet momenti ya da dönme momenti, bir cismin bir eksen etrafındaki dönme, bükülme veya burulma eğilimini dönme ekseni merkezine indirgeyerek ölçen fiziksel büyüklüktür. Torkun büyüklüğü moment kolu uzunluğuna, uygulanan kuvvete ve moment kolu ile kuvvet vektörü arasındaki açıya bağlıdır.

Fizikte, birim zamanda aktarılan veya dönüştürülen enerjiye ya da yapılan işe güç denir, P simgesiyle gösterilir. Uluslararası Birim Sistemi'nde güç birimi, saniyedeki bir joule'e eşit olan watt'tır kısacası J/s. Eski çalışmalarda güç bazen iş olarak adlandırılırmıştır. Güç türetilmiş bir nicelik ve skaler bir büyüklüktür.

<span class="mw-page-title-main">Enerjinin korunumu</span>

Enerjinin korunumu yasası, yalıtılmış bir sistemdeki toplam enerjinin değişmeyeceğini söyler. Enerji ne yok edilebilir ne de yoktan var edilebilir, ama enerji türü değişebilir; örneğin, dinamitin patlamasıyla kimyasal enerji kinetik enerjiye dönüşebilir.

<span class="mw-page-title-main">Eşbölüşüm teoremi</span>

Klasik istatistik fizikte eşbölüşüm teoremi bir sistemin ortalama enerjisi ile sıcaklığı arasında ilişki kuran genel bir teoremdir. Eşbölüşüm teoremi ayrıca eşbölüşüm yasası, enerjinin eşbölüşümü veya basitçe eşbölüşüm olarak da bilinir. Eşbölüşümün temel düşüncesi, termal dengede enerjinin çeşitli formları arasında eşit olarak paylaşılmasıdır; örneğin bir molekülün öteleme hareketindeki ortalama kinetik enerjisi dönme hareketindeki ortalama kinetik enerjiye eşit olmalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Osborne Reynolds</span>

Osborne Reynolds, akışkanlar mekaniğinin anlaşılmasında önemli katkıları olan İrlandalı mucittir. Ayrıca, katı ve sıvılar arasındaki ısı transferine ilişkin çalışmaları; buhar kazanı ve yoğunlaştırıcı tasarımlarının gelişmesini sağlamıştır.

<span class="mw-page-title-main">Mekanik enerji</span>

Fizikte mekanik enerji, mekanik bir sistemin bileşenlerinde yer alan potansiyel ve kinetik enerjinin toplamı olarak ifade edilir. Bu enerji cismin hareketi ve konumu ile ilişkilidir. İdeal bir ortamda eğer bir cisim, yalnızca yer çekimi kuvveti gibi konservatif bir kuvvete tabi ise enerjinin korunumu yasası mekanik enerjinin sabit olduğunu söyler. Bir cisim konservatif net kuvvetin tersi yönünde hareket ederse potansiyel enerji artacak ve eğer sürati de değiştiyse kinetik enerjisi de değişecektir. Tüm gerçek sistemlerde sürtünme kuvveti gibi konservatif olmayan kuvvetler bulunacaktır, fakat bu değerler çoğu zaman ihmal edilebilir ve mekanik enerjinin yine de sabit olduğu söylenebilir. Esnek çarpışmalarda mekanik enerji korunurken esnek olmayan çarpışmalarda bir kısmı ısıya dönüşür. Kayıp mekanik enerji ile sıcaklıktaki artış arasındaki ilişkiyi James Prescott Joule keşfetmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Termodinamik ve istatistiksel fizik kronolojisi</span> Termodinamik ve istatistiksel fizik ile ilgili olayların kronolojisidir.

Termodinamik ve istatistiksel fizik ile ilgili olayların kronolojisidir.

<span class="mw-page-title-main">Joule genişlemesi</span>

Joule genişlemesi termodinamikte (ısıdevinimsel) geri dönülmez (tersinemez) bir süreçtir. Burada ısısal olarak yalıtılmış bölmeli kabın bir tarafına belli bir hacimde gaz konur, kalan diğer tarafı ise boşaltılmıştır. Kabın ortasındaki engel kaldırılır ve bir taraftaki gaz tüm kaba yayılır.

Termodinamiğin sıfırıncı kanunu şöyle ifade edilir: Eğer iki termodinamik sistemin her biri üçüncü ile termal bir dengedeyse o zaman bu üçü birbiriyle termal denge içerisindedir.

<span class="mw-page-title-main">Termodinamik tarihi</span>

Termodinamiğin tarihi fizik tarihinde, kimya tarihinde ve genel olarak bilimin tarihinde temel bir aşamadır. Bilim ve teknolojinin birçok yerinde termodinamiğin bağıntısı sebebiyle, termodinamiğin tarihi klasik mekanik, kuantum mekaniği, manyetizma ve kimyasal hız bilimin gelişimi ile ince bir biçimde dokunmuştur ve meteoroloji, bilgi teorisi ve biyoloji, fizyoloji gibi daha uzak pratik alanlara ve buhar makinesi, iç yakımlı makine, kriyojeni ve elektrik üretimi gibi teknolojik gelişmelerle de bağlantılıdır. Termodinamiğin gelişmesi atom teorisi tarafından sürdü ve sürdürüldü. Ayrıca, ustaca bir yaklaşımla, olasılık ve istatistikte yeni yönleri harekete geçirdi.

<span class="mw-page-title-main">Termodinamik durum</span>

Termodinamikte, sistemin termodinamik durumu, durum fonksiyonları olarak bilinen uygun değişken değerleriyle tam olarak tanımlanabilir. Termodinamik değişkenlerinin değerleri bir sistem için bir kere belirlendiğinde, termodinamiğin bütün özelliklerinin değerleri eşsiz bir şekilde belirlenmiş olur. Genellikle, termodinamik durum termodinamik dengenin biri olarak varsayılır. Yani, bu durum bir sistemin sadece belli bir süredeki durumu değil, durum süresiz uzunlukta aynı ve değişmezdir.

Joule veya jul, Uluslararası Birim Sistemi'nde enerji, veya ısı miktarından türetilmiş bir ölçü birimidir. Bir metre üzerinden bir newtonluk kuvvet uygulanarak harcanan enerjiye veya iki ucu arasında bir voltluk gerilim farkı olan bir devre elemanı üzerinden geçen bir amperlik akımınin tükettiği enerjiye eşittir. Adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'dan (1818-1889) almıştır.

Enerji çeşitli bilim dallarında, teknoloji ve ticarette kullanılan bir niceliktir. Buna bağlı olarak her bilim dalının kendi enerji birimi vardır. Aşağıda bu birimlerin temel birim joule ile olan ilişkisi belirtilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Henry Augustus Rowland</span> Amerikalı fizikçi (1848 – 1901)

Henry Augustus Rowland, Amerikalı fizikçi. 1899 ve 1901 yılları arasında Amerikan Fizik Derneği'nin ilk başkanı olarak görev yapmıştır.