Concetti Chiave
- James Prescott Joule, nato in una famiglia industriale vicino a Manchester, ricevette un'istruzione privata e studiò col chimico John Dalton.
- Joule sviluppò un forte interesse per i motori elettrici e cercò di dimostrare che erano più efficienti delle macchine a vapore.
- Pubblicò nel 1840 la scoperta dell'effetto Joule, che descrive il riscaldamento di un conduttore metallico al passaggio di corrente elettrica.
- L'effetto Joule stabilisce che il calore sviluppato è proporzionale alla resistenza del conduttore e al quadrato dell'intensità della corrente.
- Joule dimostrò che l'elettricità prodotta da induzione elettromagnetica in una dinamo segue la stessa legge dell'effetto Joule.
James Prescott Joule (1818 - 1888) vive in un ambiente sociale culturale
ben diverso da quello di Mayer. Egli nasce vicino a Manchester, in una
regione molto ricca dell'Inghilterra, dalla famiglia di un ricco industriale
della birra, Benjamin Joule.
Manchester era uno dei centri dell'industrialismo selvaggio fondato sull'applicazione alla manifattura della macchina a vapore. James Joule non
ebbe un’istruzione regolare, ricevette lezioni domestiche, ma il padre lo
inviò a sedici anni a studiare dal famoso chimico John Dalton. Al padre
importava solo che il figlio si dotasse di una preparazione scientifica
immediatamente utilizzabile nell’industria. Dalton rimandò le sue
lezioni a quando James avesse imparato l’aritmetica, l’algebra e la
geometria euclidea. Questi studi non piacquero a James, che era stato educato ad avere solo interessi di tipo pratico:
preferiva occuparsi dei treni della linea Liverpool – Manchester, da poco inaugurata, delle macchine della fabbrica di birra e degli esperimenti sull’elettricità e il magnetismo allora particolarmente in voga. Dalton insegnò poca chimica a Joule, ma gli trasmise il metodo, la confidenza e l’entusiasmo per gli apparecchi di laboratorio, oltre all’abitudine di mantenere un diario di ogni suo lavoro sperimentale.
Con il passare degli anni James si sostituì gradualmente al padre nella direzione della fabbrica e sviluppò parallelamente un’intensa attività sperimentale, in un laboratorio personale che le condizioni economiche della famiglia gli consentirono di mantenere.
Gli interessi di Joule sono inizialmente rivolti ai motori elettrici, che non a torto riteneva potessero essere più efficienti delle macchine a vapore: se il motore elettrico doveva entrare utilmente nell'industria, esso doveva produrre il maggior effetto meccanico possibile con il minor consumo di corrente. Joule determina la potenza di una corrente e la confronta con il lavoro meccanico che essa è in grado di indurre. I
suoi risultati sono pubblicati nel 1840, arricchiti come d’abitudine da una gran
quantità di esperienze e di misure: nell’articolo sono determinate le relazioni tra le quantità di sostanze reagenti in una pila, la quantità di calore che riscalda i fili di collegamento e il lavoro della macchina azionata dalla corrente. Si tratta della scoperta di quello che oggi è universalmente noto come effetto Joule: il riscaldamento di un conduttore metallico al passaggio di corrente con relativa legge: il calore che si sviluppa (attenzione: si comincia a parlare di calore che si sviluppa e non più di calore che si trasferisce, ma Joule non si occupa degli aspetti filosofici) in tale fenomeno è proporzionale alla resistenza del conduttore moltiplicata per il quadrato dell'intensità
della corrente elettrica che circola nel conduttore in un dato tempo. Ma Joule non si accontentò e proseguì le sue esperienze per mostrare che anche l'elettricità prodotta mediante induzione elettromagnetica in una macchina elettrica dotata di
commutazione, praticamente quella che conosciamo come dinamo (che fornisce
magnetoelettricità), produce lo stesso fenomeno con la stessa legge.
Domande da interrogazione
- Qual è stato il contributo principale di James Prescott Joule alla scienza?
- Qual era l'ambiente sociale e culturale in cui è cresciuto James Joule?
- Quali erano gli interessi iniziali di Joule nel campo della scienza?
- Come ha influenzato John Dalton la formazione scientifica di Joule?
Joule ha scoperto l'effetto Joule, che descrive il riscaldamento di un conduttore metallico al passaggio di corrente, con il calore sviluppato proporzionale alla resistenza del conduttore moltiplicata per il quadrato dell'intensità della corrente.
Joule è cresciuto in una regione ricca dell'Inghilterra vicino a Manchester, in una famiglia di industriali della birra, e ha ricevuto un'istruzione domestica prima di studiare con il chimico John Dalton.
Joule era inizialmente interessato ai motori elettrici, ritenendo che potessero essere più efficienti delle macchine a vapore, e si concentrò sulla determinazione della potenza di una corrente e il lavoro meccanico che essa poteva indurre.
Dalton ha trasmesso a Joule il metodo scientifico, la confidenza e l'entusiasmo per gli esperimenti di laboratorio, oltre all'abitudine di mantenere un diario dettagliato dei suoi lavori sperimentali.
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