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Í N D I C E

I. Introducción……………………………………………………………………………3

II. Biografía de James Prescott Joule…………………………………………………4

III. Las aportaciones de Joule…………………………..…………………………….7

III. Conclusión...……………………………………………………………………..…11

IV. Bibliografía…………………………………………………………………………12

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I . I N T R O D U C C I Ó N

El trabajo que se presenta a continuación habla sobre la vida de uno de los personajes más importantes en el campo de la física que han existido a lo largo de la historia.

Se trata de uno de los físicos más notables y sobresalientes durante la época en la que vivió. Además, es conocido principalmente por sus numerosas investigaciones y principales aportaciones en las ramas de la electricidad y la termodinámica.

Estamos hablando del físico inglés James Prescott Joule. Tal vez no muchos conozcan las aportacionesy mucho menos la biografía de este importante físico británico;sin embargo, al adentrarnos en este trabajosobre la obra realizada por dicho profesor, resultará incuestionable la gran repercusión que ha tenido con respecto a una de las ciencias fundamentales como lo es la física.A través de este trabajo de investigación, nos podremos dar cuenta de las muchas repercusiones que ha tenido, en la actualidad, la contribución del múltiple esfuerzo y labor que realizó en su etapa de existencia James Prescott Joule.

La prueba más fiel de lo anteriormente comentado es la unidad de medida internacional para la energía, el calor y el trabajo, conocida como “Joule”, que fue bautizada en honor al físico inglés del que estamos haciendo énfasis.James Prescott Joule pudo difundir enormemente sus conocimientos, dejando así un legado significativo a las futuras generaciones de físicos experimentales.

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I I . B I O G R A F Í A D E J A M E S P R E S C O T T J O U L E

James Prescott Joule [Línea del Tiempo]1818 Nació en Salford, Inglaterra.

1834 Fue enviado a estudiar con John Dalton.

1838 Se publicaron sus primeros trabajos científicos sobre la electricidad.

1840 Publicó Producción de calor por la electricidad volcaica.1841 Publicó la Ley de Joule.

1843 Obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor: 0.424.

1848 Descubrió el efecto Joule-Thomson con ayuda de William Thomson.

1852 Se hace acreedor a la Medalla Real.

1857 Obtiene el grado de Doctorado en Derecho (Trinity College, Dublín).

1860 Cargo de Presidente de la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester/ Obtiene el grado de Doctorado en Derecho Civil (U. de Oxford).

1870 Recibe la Medalla Copley.1871 Obtiene el grado de Doctorado en Derecho (U. de Edimburgo).1872 Cargo de Presidente de la Asociación Británica para el avance

de la Ciencia.

1880 Recibe el Premio Albert Medal.

1889 Murió en Salford, Inglaterra.

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L A V I D A D E J A M E S P R E S C O T T J O U L E

James Prescott Joule nació el día 24 de Diciembre de 1818 en Salford, Lacashire, Inglaterra, y murió el día 11 de Octubre de 1889 a los 70 años,fue un físico y cervecero Inglés, Llevo a cabo sus experimentos sobre calor en su laboratorio doméstico, y para asegurar la exactitud de sus mediciones se vio forzado a desarrollar su propio sistema de unidades. Su fama fue principalmente por haber hecho más que cualquier otra persona para establecer la idea de que el calor es una forma de energía. Durante la mayor parte de su vida Joule fue un científico aficionado aislado, pero en sus últimos años se reconoció su trabajo en doctorados honorarios de Dublín y Oxford.James Prescott estudió la naturaleza del calor, y descubrió su relación con el trabajo mecánico, esta investigación lo condujo a la teoría de la conservación de la energía, lo que llevó al desarrollo de la primera ley de la termodinámica. La unidad del Sistema Internacional usada para la energía, el Joule, lleva su nombre. Trabajó con Lord Kelvin para desarrollar la escala absoluta de temperatura, hizo observaciones sobre la magnetostricción y encontró la relación entre la corriente a través de una resistencia y el calor disipado, ahora se llama la ley de Joule.

PRIMEROS AÑOS DE VIDA

James Prescott Joule fue hijo el segundo de cinco hijos de Jerry Joule (1784-1858), dueño una fábrica de cerveza, nació en la casa encontrada al lado de la fábrica de cerveza Joule en Nueva Bailey Street, Salford, el día 24 de diciembre 1818. James fue durante su infancia un niño enfermizo y débil por lo cual no fue enviado a la escuela primaria, sin embargo una media hermana de su madre se encargó de instruirlo hasta los 15 años de edad. Cerca de 1834 fue enviado junto con su hermano mayor, Benjamín, para estudiar con John Dalton (uno de los hombres más brillantes conocidos) en el Literaria de Manchester y la Sociedad Filosófica. El par de hermanos recibió únicamente dos años de educación en aritmética y en geometría, antes de que Dalton se viera obligado a retirarse debido a un accidente cerebrovascular. Sin embargo, la influencia de Dalton causó una impresión duradera al igual que la de sus colaboradores, el químico William Henry y los ingenieros de Manchester Peter Hodgkinson Ewart y Eaton. Joule fue tutelado posteriormente por John Davies. Fascinado por la electricidad, él y su hermano experimentaron dando descargas eléctricas entre ellos mismos y a los servidores de la familia.1

1 http://www.biografiasyvidas.com/biografia/j/joule.htm

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ESTUDIOS Y CARRERA CIENTÍFICA.

Joule se convirtió en gerente de la fábrica de cerveza y tomó un papel activo hasta que la empresa fue vendida en el año 1854. La ciencia era un pasatiempo para él, pero pronto empezó a investigar la viabilidad de sustituir los motores de la fábrica de cerveza de vapor por el motor eléctrico que había sido inventado recientemente. En 1838, sus primeros trabajos científicos sobre la electricidad habían sido

aportados a los “Anales de la electricidad”, la “Revista científica” fundada y operada por el colega de John Davies, William Sturgeon. Formuló las leyes de Joule en 1840 y la esperanza de impresionar a la Real Sociedad, pero se encontró, no por última vez, que fue percibido como un diletante provincial simple. Cuando William Sturgeon se trasladó a Manchester en 1840, Joule y se convirtió en el núcleo de un círculo de intelectuales de la ciudad. La pareja compartió simpatías similares que la ciencia y la teología pueden y deben ser integrados. Joule pasó a dar una conferencia en el Real Victoria Galería de Ciencias Prácticas de William Sturgeon.Llegó a darse cuenta de que la quema de una libra de carbón en un motor de vapor que se

produce cinco veces más en concepto de derechos tanto como una libra de zinc que se consume en una celda de Grove, una batería eléctrica temprana. La norma de Joule de "derecho económico "fue la capacidad de reunir una libra por la altura de un pie, el pie-libra. 

Joule fue influenciado por el pensamiento de Franz Aepinus y trató de explicar los fenómenos de la electricidad y el magnetismo en términos de átomos rodeado de un éter calorífico en un estado de vibración.Sin embargo, el interés de Joule desviado de la cuestión financiera estrecha a la de cuánto trabajo puede ser extraído de una fuente determinadafue lo que lo llevó a especular sobre la convertibilidad de la energía. En 1843 publicó los resultados de sus experimentos que demostraron que el efecto de calentamiento se había cuantificado en 1841 se debió a la generación de calor en el conductor y no de su transferencia desde otra parte del equipo.  Esto fue un desafío directo a la teoría del calor que sostuvo que el calor no podía ser creado ni destruido. La teoría calórica había dominado el pensamiento en la ciencia del calor, ya que fue presentado por Antoine Lavoisier en 1783. El prestigio de Lavoisier y el éxito práctico de la teoría calórica del motor térmico  de Sadi Carnot desde1824 aseguró que el joven James Prescott Joule, trabajando fuera, ya sea en la academia o en la profesión de ingeniero, tenía un camino difícil por delante.2

2 www.solociencia.com/James-Prescott/joule6

 Los partidarios de la teoría del calor fácilmente señalaron a la simetría del efecto Peltier-Seebeck para reclamar que el calor y la corriente eran convertibles, al menos aproximadamente, por un proceso reversible.

En 1840 Joule publicó una obra titulada como “Producción de calor por la electricidad voltaica”, en la que estableció la ley que lleva su nombre y 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 corriente.

En 1843, después de numerosos experimentos, obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor, que concluyó que era de 0,424 igual a una caloría, lo que permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas; este es un valor muy similar al considerado actualmente como de 0,427. De ese modo quedaba firmemente establecida la relación entre calor y trabajo, ya avanzada por Rumford, que sirvió de piedra angular para el posterior desarrollo de la termodinámica estadística. En estos trabajos Joule se basaba en la ley de conservación de la energía, que fue descubierta en 1842.

A pesar de que en 1848 ya había publicado un artículo refrene a la teoría cinética de los gases, donde por primera vez se estimaba la velocidad de las moléculas gaseosas, abandonó su línea de investigación y prefirió convertirse en ayudante de William Thomson (Lord Kelvin), y, como fruto de esta colaboración, se llegó al descubrimiento del efecto Joule-Thomson que más adelante se explicará con mayor detalle.3

GALARDONES

Año Galardones y nombramientos.

1852 Medalla Real

1857 Doctorado en Derecho, (Trinity College de Dublín)

1860 Presidente de la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester.

1860 Doctorado en Derecho Civil de la Universidad de Oxford

1870 Medalla Copley

1871 Doctorado en Derecho de la Universidad de Edimburgo.

1872-1887 Presidente de la Asociación Británica para el avance la Ciencia.

1880 Premio Albert Medal de la Sociedad Real de Artes

3 “Fisica Universitaria: Volumen 1 “, Weston Sears Francis7

I I I . O B R A Y A P O R T A C I O N E S

Entre las aportaciones de este importante físico inglés están:

APORTACIÓN DESCRIPCIÓN

Unidad de medida “Joule”

James Joule realizó el equivalente mecánico del calor. Determinó que 0,24 calorías equivalen a 1 Joule.

Ley de Joule

Se puede determinar la cantidad de calor que es capaz de entregar una resistencia, esta cantidad de calor dependerá de la intensidad de corriente que por ella circule, del valor de la resistencia eléctrica y de la cantidad de tiempo que esté conectada, luego podemos enunciar la ley de Joule diciendo “Que la cantidad de calor desprendido por una resistencia es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de corriente al valor la resistencia y al tiempo”

Motor eléctrico

Joule estudió aspectos los del magnetismo, especialmente los de la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas y es así como invento el motor eléctrico.

Magnetostricción

Es un fenómeno que consiste en la variación de volumen que sufren los cuerpos ferromagnéticos al ser colocados en un campo magnético. Se utiliza para la producción de ultrasonidos.

Principio de la conservación

(aporte)

Con sus experimentos verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica, esto complemento lo que es el principio de la conservación y aunque hubo otros físicos que contribuyeron con este principio, James Joule lo hizo más sólido y claro.

Efecto Joule-Thomson

(colaboración)

Es el efecto el cual es posible enfriar un gas en expansión si se lleva a cabo el trabajo necesario para separar las moléculas del gas. Ello posibilitó posteriormente la licuefacción de los gases y llevó a la ley de la energía interna de un gas perfecto, según la cual la energía interna de un gas perfecto es independiente de su volumen y dependiente de la temperatura.

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A continuación se presentará una explicación más detallada de sus aportaciones:

I. Unidad de Medida “Joule”: Es una unidad de medida en el sistema internacional utilizada para medir Energía, Trabajo y Calor, es el trabajo realizado por la fuerza de 1 Newton en un desplazamiento de 1 metro y es nombrado así en honor al físico James Prescott Joule, fue hasta 1948 cuando este fue adoptado por la conferencia de pesos y medidas.

II. Ley de Joule: Gracias a esta ley podemos determinar la cantidad de calor que es capaz de entregar un resistencia, esto nos menciona que con esta ley se pude saber cuál es la cantidad de calor a esta ley joule la enuncio de la siguiente manera:

“La cantidad de calor desprendido por una resistencia es directamente proporcional a la intensidad de corriente a la diferencia de potencial y al tiempo”

III. Motor eléctrico: Joule estudio en especial la energía e introdujo un nuevo elemento el motor eléctrico se origina de la energía meanica esto llevo a Joule a la enunciación del principio de la conservación de la energía, sin embargo logro esto gracias al estudio de la imantación del hierro, aunque otros mejoraron esto que fue inventado por él.

IV. Magnetostricción: Podemos llamarle así a la propiedad de los materiales magnéticos que hace que estos cambien de forma cuando se encuentran en presencia de un campo magnético. Joule descubrió este fenómeno, que aparece en los materiales ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización.4

4 www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm9

V. Principio de la conservación de la energía: Joule complemento lo que fue el principio de la conservación de la energía y descubrió que si la energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía que produciría las reacciones químicas que la convertían en energía eléctrica y luego se transformarían en calor a esto Joule introdujo un nuevo elemento, y se origina la energía mecánica con esto Joule complementa el principio de conservación de la energía.

VI. Efecto Joule- Thomson: Descrito por James Prescott Joule y William Thomson, el primer Barón Kelvin, quienes establecieron el efecto en 1852 modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se expandía manteniendo constante su energía interna. Cuando un gas se expande, la temperatura aumenta o disminuye dependiendo de la presión constante, por esto un gas tendrá una temperatura de inversión de Joule- Thomson a la cual cuando se expande el gas esta genera un aumento de temperatura y por debajo la expansión de gas causa enfriamiento.

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5 www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm

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IV. C O N C L U S I Ó N

La vida de James Prescott Joule ha quedado marcada por su dedicación, trabajo y esfuerzo empleado hacia las ciencias, específicamente para la Física.

Su interés se da a partir de ser instruido por una persona considerada como una de las más brillantes conocidas de todos los tiempos; John Dalton.

El desarrollo y esfuerzo dedicado de sus trabajos e investigaciones se dan producto del querer demostrar y comprobar sus teorías acerca de que el calor era una forma de energía, puesto que las investigaciones realizadas con anterioridad a las de él sobre este tema tenían bases que si ciertamente no eran del todo sólidas y definitivas -porque aun se podía seguir investigando- estaban presentadas de una manera tal que eran muy convincentes y satisfactorias hasta aquel momento.

Destacan de entre sus múltiples investigaciones que estuvieron dirigidas básicamente hacia lo relacionado con el calor y la electricidad, el hecho de obtener el valor numérico equivalente mecánico del calor, y en base a ello el logro entre otras cosas de poder demostrar la relación entre calor y trabajo.

La herencia de sus enseñanzas aún permanece vigente dentro de la física, ya que nos sirven para distintas prácticas y aplicaciones pero sin dejar fuera que se realicen de acorde al calor y a la electricidad.

De esta manera hemos podido en el equipo adquirir una mayor información y por consiguiente hacer más amplio el conocimiento acerca de un destacado físico y sobre sus aportaciones a esta ciencia, así como datos de relevancia para conocer el por qué de sus indagaciones.

V. B I B L I O G R A F Í A11

http://es.wikipedia.org/wiki/James_Prescott_Joule http://www.biografiasyvidas.com/biografia/j/joule.htm http://www.biografica.info/biografia-de-joule-james-prescott-1293 http://www.textoscientificos.com/fisica/efecto-joule-thomson http://800energia.blogspot.com/2010/08/james-prescott-joule.html

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